CN105846684B - 一种非接触电能与信号同步传输系统及其控制方法 - Google Patents

一种非接触电能与信号同步传输系统及其控制方法 Download PDF

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Abstract

一种非接触电能与信号同步传输系统及其控制方法，属于同步传输系统及其控制方法。该系统包括直流电压环节、高频逆变环节、原边能量变换环节、副边能量变换环节、原边信号调制环节、副边信号解调环节及负载；高频逆变环节后并联连接有原边能量变换环节及原边信号调制环节，分别构成基波和三次谐波提取通道；通过控制原边信号调制环节中开关器件的通断将信号加载到三次谐波通道电路中，经过全耦合变压器将信号电流耦合到原边能量变换环节；再将能量电流与信号电流由同一松耦合磁路机构同时传送到副边后，经副边能量变换环节与副边信号解调环节将能量电流与信号电流分离，实现电能与信号同步传输。输出功率稳定、信号传输速率快、体积小、效率高。

Description

一种非接触电能与信号同步传输系统及其控制方法
技术领域
本发明涉及一种同步传输系统及其控制方法，特别是一种非接触电能与信号同步传输系统及其控制方法。
背景技术
非接触电能传输技术的出现很好的解决了移动设备、矿井等某些特定环境下电能安全可靠传输的问题。在目前非接触电能传输技术广泛应用的有轨电车、手机无线充电等领域，不仅需要能量的传递为系统提供运行动力，还需要信号的同步传输来传输控制指令、反馈系统运行状态。目前广泛研究的非接触电能与信号同步传输技术主要有以下几种：
(1)增设信号耦合线圈，使电能与信号分别通过不同通道进行传输。该方法使系统的不稳定性增加，多个线圈之间的相互耦合影响了电能输出并使信号传输的误码率升高。
(2)调幅调制。通过改变逆变环节前的直流变换环节(Buck或Boost电路)中开关管的导通占空比调节系统的能量输入，然后从副边的能量信息流中提取出数字信号。该方法中的直流变换环节使系统阶数增加，增加了系统的不稳定性，且通过直接改变能量回路的电压幅值来进行信号传递影响了整个系统能量输出的稳定性。
(3)注入式调幅调制。通过耦合线圈将频率是主电路工作频率20倍的正弦波耦合在逆变电压的同向电平上进行能量信号的同步传输。该方法只在方波电压的单向电平上进行信号加载，信号传输速率较低。而且由于LC谐振网络良好的滤波特性，信号波与能量波频率相差太大而无法通过同一参数的LC谐振网络，所以副边需增设额外的信号松耦合线圈。
(4)调频调制。通过切换高频逆变环节的逆变周期来进行能量与信号的传递。该方法在系统谐振频率与载波频率相差较大时，电能输出效率严重降低。
对于方式(2)、(3)、(4)，受限于信号的传输方式，信号的传输速率一般都比较低，而且在传输信号的同时，电能传输功率受到了影响。
发明内容
本发明的目的是要提供一种非接触电能与信号同步传输系统及其控制方法，实现电能与信号的同步传输，并不增设额外的松耦合磁路机构，减少线圈之间的互感耦合，提高系统能量输出的稳定性、有效提高信号传输的速率。
本发明的目的是这样实现的：同步传输系统包括：直流电压环节、高频逆变环节、原边能量变换环节、副边能量变换环节、原边信号调制环节、副边信号解调环节及负载；高频逆变环节的输入端连接有直流电压环节；高频逆变环节的输出端并联连接有原边能量变换环节及原边信号调制环节，分别构成基波和三次谐波提取通道；原边能量变换环节与副边能量变换环节通过原边磁能发射线圈和副边磁能拾取线圈耦合连接；原边信号调制环节与原边能量变换环节通过原边信号发射耦合线圈与原边信号拾取耦合线圈耦合连接；副边能量变换环节与副边信号解调环节通过副边信号发射耦合线圈与副边信号拾取耦合线圈耦合连接；副边能量变换环节的输出端连接有负载。
所述的直流电压环节为直流电压源。
所述的高频逆变环节为四个场效应管构成全桥逆变结构。
所述的原边能量变换环节，原边信号拾取耦合线圈与原边信号调制环节的原边信号发射耦合线圈绕制于同一“回”型锰锌铁氧体磁芯组成全耦合变压器；原边磁能发射线圈与副边能量变换环节的副边磁能拾取线圈呈非接触状态组成松耦合磁路机构；原边信号拾取耦合线圈、原边磁能发射线圈及原边能量谐振补偿电容串联。
所述的副边能量变换环节，副边信号发射耦合线圈与副边信号解调环节的副边信号拾取耦合线圈绕制于同一“回”型锰锌铁氧体磁芯组成全耦合变压器；副边磁能拾取线圈、副边信号发射耦合线圈、副边能量谐振补偿电容串联，原边能量变换环节和副边能量变换环节的固有谐振频率均为高频逆变环节输出方波电压中基波的频率，构成基波提取通道，用于传输电能。
所述的原边信号调制环节的原边信号发射耦合线圈、原边信号谐振补偿电容、调谐电感与信号控制环节串联；原边信号发射耦合线圈与原边信号谐振补偿电容的固有谐振频率为逆变环节输出方波电压中三次谐波的频率；调谐电感使整个回路工作在谐振状态，即方波电压、基波能量电流、谐波信号电流拥有相同的过零点。
所述的信号控制环节包括电路电阻RP21、信号电阻RP22、数字信号发生器和双向开关。
信号电阻RP22与双向开关串联，二者同时与电路电阻RP21并联；由数字信号发生器发出信号控制双向开关的通断，控制信号电阻RP22的切入、切出将数字信号信息加载到原边信号调制环节；所述的双向开关包括开关管V1、开关管V2、二极管D5和二极管D6，开关管V1与二极管D5、开关管V2与二极管D6均反并联，同时，二极管D5与二极管D6的阴极相串联，从而使开关管V1与二极管D6、开关管V2与二极管D5构成两个桥臂，使系统无论处于交流电流的正向还是负向，控制信号为1时，电路都可导通。
所述的副边信号解调环节，副边信号拾取耦合线圈、副边信号谐振补偿电容串联，然后与包络检波电路连接；副边信号解调环节的固有谐振频率也为逆变环节输出方波电压中三次谐波的频率，构成三次谐波提取通道，用于传输信号。所述的包络检波电路包括电阻R、二极管D、电容C0和信号负载电阻R0；电阻R与二极管D串联，然后与并联的电容C0和信号负载电阻R0再并联。
所述的负载为电阻RL。
传输系统的传输方法，通过双向开关控制原边信号调制环节中信号电阻RP22的切入、切出将数字信号信息以电流幅值大小的形式加载到电路中，然后通过全耦合变压器将原边信号调制环节的电流信息耦合到原边能量变换环节，使原边能量变换环节中的电流为既携带了电能又加载了信号信息的基波与谐波的合成波，二者通过同一松耦合磁路机构耦合到副边后，由谐振频率不同的LC串联谐振电路组成副边能量变换环节及副边信号解调环节将能量信号分离提取后利用；非接触电能传输系统原边能量变换环节与副边能量变换环节的磁路机构均为两个线圈串联而成；信号电流磁场与能量电流磁场的耦合由全耦合变压器实现；原边能量变换环节的磁能发射机构与副边能量变换环节的磁能拾取机构之间通过互感耦合，实现电能与信号从原边到副边的非接触传输；
具体控制方法步骤如下：
(1)通过数字信号发生器发出控制信号改变双向开关的导通关断从而控制信号电阻RP22的切入切出；当传输信号为“1”时，信号电阻RP22切入；当传输信号为“0”时，信号电阻RP22切除；以此改变原边信号调制环节的电流幅值，将数字信号信息加载到原边信号调制环节；
(2)通过原边信号发射耦合线圈与原边信号拾取耦合线圈组成的全耦合变压器将带有信号信息的三次谐波电流加载到原边能量变换环节；
(3)将基波能量电流与谐波信号电流通过原边磁能发射线圈与副边磁能拾取线圈组成的松耦合磁路机构同时传送到副边。
有益效果及优点，由于采用了上述方案，是利用系统谐波传输信号的非接触电能传输系统信号传输方法；原边能量电流与信号电流、副边能量电流与信号电流之间由全耦合变压器进行耦合，电路体积小、效率高、电磁隔离易实现；电能与信号从原边到副边的非接触传输通过同一对磁路机构实现，减少了电路中各线圈之间的互感耦合，提高了系统稳定性，使信号传输的误码率降低；利用电阻的切换调节电流幅值来表示数字信号信息，使电路工作在谐振状态，系统输出电压稳定；同时，利用谐波传递信号，由于谐波频率较高，系统信号传输速率较快。
此系统实现了电能与信号的同步传输，并不增设额外的松耦合磁路机构，减少了线圈之间的互感耦合，提高了系统能量输出的稳定性，同时还有效提高了信号传输的速率，达到了本发明的目的。
附图说明：
图1是本发明的电路原理图。
图2是本发明的控制信号为1时电路原理图。
图3是本发明的控制信号为0时电路原理图。
图4(a)是本发明的信号传输速率1kHz、控制信号为1时原边相关参数波形图。
图4(b)是本发明的信号传输速率1kHz、控制信号为0时原边相关参数波形图。
图5是本发明的信号传输速率1kHz时系统输出电压波形图。
图6是本发明的信号传输速率1kHz时系统输入及输出信号波形图。
图7是本发明的信号传输速率1kHz时系统解调后输出信号波形图。
图8是本发明的信号传输速率4kHz时系统输出电压波形图。
图9是本发明的信号传输速率4kHz时系统输入及输出信号波形图。
图10是本发明的信号传输速率4kHz时系统解调后输出信号波形图。
图中，1、直流电压环节；2、高频逆变环节；3、原边能量变换环节；4、副边能量变换环节；5、原边信号调制环节；6、副边信号解调环节；7、负载；8、原边信号拾取耦合线圈；9、原边磁能发射线圈；10、原边能量谐振补偿电容；11、原边信号发射耦合线圈；12、调谐电感；13、副边信号谐振补偿电容；14、信号控制环节；15、副边磁能拾取线圈；16、副边信号发射耦合线圈；17、副边能量谐振补偿电容；18整流滤波环节；19、副边信号拾取耦合线圈；20、副边信号谐振补偿电容；21、包络检波电路。
具体实施方式
同步传输系统包括：直流电压环节1、高频逆变环节2、原边能量变换环节3、副边能量变换环节4、原边信号调制环节5、副边信号解调环节6及负载7；高频逆变环节2的输入端连接有直流电压环节1；高频逆变环节2的输出端并联连接有原边能量变换环节3及原边信号调制环节5，分别构成基波和三次谐波提取通道；原边能量变换环节3与副边能量变换环节4通过原边磁能发射线圈9和副边磁能拾取线圈15耦合连接；原边信号调制环节5与原边能量变换环节3通过原边信号发射耦合线圈11与原边信号拾取耦合线圈8耦合连接；副边能量变换环节4与副边信号解调环节6通过副边信号发射耦合线圈16与副边信号拾取耦合线圈19耦合连接；副边能量变换环节4的输出端连接有负载7。所述的直流电压环节1为直流电压源。
所述的高频逆变环节2为四个场效应管构成全桥逆变结构。
所述的原边能量变换环节3，原边信号拾取耦合线圈8LP22与原边信号调制环节5的原边信号发射耦合线圈11LP21绕制于同一“回”型锰锌铁氧体磁芯组成全耦合变压器；原边磁能发射线圈9LP1与副边磁能拾取线圈15LS1呈非接触状态组成松耦合磁路机构；原边信号拾取耦合线圈8LP22、原边磁能发射线圈9LP1及原边能量谐振补偿电容10CP1串联。
所述的副边能量变换环节4，副边信号发射耦合线圈16LS21与副边信号解调环节6的副边信号拾取耦合线圈19LS22绕制于同一“回”型锰锌铁氧体磁芯组成全耦合变压器；副边磁能拾取线圈15LS1、副边信号发射耦合线圈16LS21、副边能量谐振补偿电容17CS1串联，原边能量变换环节3和副边能量变换环节4的固有谐振频率均为高频逆变环节输出方波电压中基波的频率，构成基波提取通道，用于传输电能。
所述的原边信号调制环节5的原边信号发射耦合线圈11LP21、调谐电感12Lr、原边信号谐振补偿电容13CP2与信号控制环节14串联；原边信号发射耦合线圈11LP21与原边信号谐振补偿电容13CP2的固有谐振频率为逆变环节输出方波电压中三次谐波的频率；调谐电感12Lr使整个回路工作在谐振状态，即方波电压、基波能量电流、谐波信号电流拥有相同的过零点；
所述的信号控制环节14包括电路电阻RP21、信号电阻RP22、数字信号发生器和双向开关；
信号电阻RP22与双向开关串联，二者同时与电路电阻RP21并联；由数字信号发生器发出信号控制双向开关的通断，控制信号电阻RP22的切入、切出将数字信号信息加载到原边信号调制环节5；所述的双向开关包括开关管V1、开关管V2、二极管D5和二极管D6，开关管V1与二极管D5、开关管V2与二极管D6均反并联，同时，二极管D5与二极管D6的阴极相串联，从而使开关管V1与二极管D6、开关管V2与二极管D5构成两个桥臂，使系统无论处于交流电流的正向还是负向，控制信号为1时，电路都可导通。
所述的副边信号解调环节6，副边信号拾取耦合线圈19LS22、副边信号谐振补偿电容20CS2串联，副边信号解调环节6的固有谐振频率也为逆变环节输出方波电压中三次谐波的频率，构成三次谐波提取通道，用于传输信号。
所述的负载7为电阻RL。
传输系统的传输方法，通过双向开关控制原边信号调制环节5中信号电阻RP22的切入、切出将数字信号信息以电流幅值大小的形式加载到电路中，然后通过全耦合变压器将原边信号调制环节5的电流信息耦合到原边能量变换环节3，使原边能量变换环节3中的电流为既携带了电能又加载了信号信息的基波与谐波的合成波，二者通过同一松耦合磁路机构耦合到副边后，由谐振频率不同的LC串联谐振电路组成副边能量变换环节4及副边信号解调环节6将能量信号分离提取后利用；非接触电能传输系统原边能量变换环节3与副边能量变换环节4的磁路机构均为两个线圈串联而成；信号电流磁场与能量电流磁场的耦合由全耦合变压器实现；原边能量变换环节3的磁能发射线圈9LP1与副边能量变换环节4的磁能拾取线圈15LS1之间通过互感耦合，实现电能与信号从原边到副边的非接触传输。
实施例1：本发明一种非接触电能与信号同步传输系统，其具体实施方案如下。
如图1所示，本发明实施时，直流电压环节1经高频逆变环节2逆变成高频交流方波电压，在导通占空比为50％的情况下，高频逆变器输出方波电压傅里叶级数表达式为
其中，Ud为直流电压环节的电压幅值。
从式(1)可看出，高频逆变环节后输出的矩形波可以展开成基波和幅值不同的各奇次谐波的叠加。然后，经过固有谐振频率为基波频率的原边能量变换环节3与固有谐振频率为三次谐波频率的原边信号调制环节5分别构成基波通道和三次谐波通道，其中，基波进行能量传递，谐波进行信号传递。两个环节的参数设计满足
ω2CP1(LP1+LP22)＝1(原边能量变换环节3) (2)
n2ω2CP2LP21＝1(原边信号调制环节5) (3)
其中，ω为方波频率即基波角频率；n为谐波次数，此专利中n＝3。
信号控制环节14中的数字信号发生器发出信号控制双向开关的通断来控制信号电阻RP22的切入切出来以此改变原边信号调制环节5的电阻阻值，从而改变电路中的电流幅值，分别将数字信号信息“1”、“0”加载到原边信号调制环节5中。其中，信号控制环节14中的电路电阻RP21阻值是信号电阻RP22阻值的5倍及其以上。
当数字信号控制器发送信号“1”时，信号电阻RP22切入电路(如图2所示)，此时原边信号调制环节5的电阻阻值为与传输信号为“0”时相比，阻值相对较小，原边信号调制环节5中的电流较大，此时原边能量变换环节3中的电流就为基波电流与三次谐波电流的合成电流(如图4(a)所示)；当数字信号控制器发送信号“0”时，信号电阻RP22切出电路(如图3所示)，此时原边信号调制环节5的电阻阻值为RP21，与传输信号为“1”时相比，阻值相对较大，原边信号调制环节5中的电流较小，此时原边能量变换环节3中的电流三次谐波含量较少(如图4(b)所示)。通过这种方法，可以将信号信息以电流幅值大小的形式加载到原边信号调制环节5中。
在原边信号调制环节5中，开关管V1与二极管D5、开关管V2与二极管D6均反并联，同时，二极管D5与二极管D6的阴极相串联，从而使开关管V1与二极管D6、开关管V2与二极管D5构成两个桥臂，使系统无论处于交流电流的正向还是负向，控制信号为1时，电路都可导通。
原边信号调制环节5经过原边信号发射耦合线圈11、原边信号谐振补偿电容13后，产生频率为三次谐波频率的高频磁场，原边能量变换环节3的原边信号拾取耦合线圈8获得能量，在原边能量变换环节3中产生了在基波电流上叠加了谐波电流的高频交流电流。
原边能量变换环节3经过原边磁能发射线圈9后产生高频磁场，通过互感耦合，相应的副边磁能拾取线圈15获得能量。副边能量变换环节4的各参数满足
ω2CS1(LS1+LS21)＝1 (4)
从式(4)可看出，副边能量变换环节4的谐振频率为基波角频率ω，对基波电流呈低阻状态而对谐波电流呈高阻状态，可为基波电流提供通道，所以基波电流经过副边能量谐振补偿电容17及整流滤波环节18后直接供给负载7，输出电压如图5所示，由于副边能量变换环节4的谐振频率为基波角频率，故输出电压不受信号调制与解调环节的影响，从而保证了电能传输功率的稳定性。
同时，副边能量变换环节4的高频电流也会在副边信号发射耦合线圈16中产生高频磁场，而副边信号解调环节6各参数满足
n2ω2CS2LS22＝1 (5)
从式(5)可看出，此环节谐振频率为谐波频率，对基波电流呈高阻状态而对谐波电流呈低阻状态，可为谐波电流提供通道。因此副边信号拾取耦合线圈19只获得谐波能量，经包络检波电路21后得到调幅波的包络线(如图6所示)，实现数字信号提取与复原，再经过比较器将模拟信号转换为数字信号(如图7所示)，从而在副边将能量和信号进行了分离与利用。
通过系统调谐电感12使整个系统原边处于谐振状态，此电感满足公式
其中，M1为原边磁能发射线圈9和副边磁能拾取线圈15之间的互感；M2为原边信号发射耦合线圈11与原边信号拾取耦合线圈8之间的互感；M3为副边信号发射耦合线圈16与副边信号拾取耦合线圈19之间的互感。
由于公式计算相对复杂，因此调谐电感12可使用可调电感，通过动态调节使电路原边处于整体谐振状态。
由图4(a)可看出，此时原边能量变换环节3和原边信号调制环节5中的电流有相同的过零点，原边能量变换环节3中的电流频率为基波频率。因此能量与信号可通过由原边磁能发射线圈9与副边磁能拾取线圈15组成的同一磁路机构传输到副边，且不会产生很大的失真和相位延迟。并且，由于谐波频率较高，此电路利用谐波进行信号传输，与利用基波进行信号传输相比，提高了信号传输速率。在利用基波进行信号传输时，信号传输频率fS最快为基波频率的十分之一，即
其中，f为基波频率即电路逆变频率；ω为基波角频率。
利用谐波进行信号传输时的信号传输速率fS’为
其中，n为系统利用的谐波次数。
由式7和8可看出，利用谐波进行信号传输，信号传输速率fS’最高可提升为利用基波进行传输时的n倍，极大的提高了信号传输速率。本专利系统功率频率为20kHz，传统信号传输方式最大信号传输速率为2kHz，本文以信号传输速率为1kHz和4kHz为例进行比较。图5-7为信号传输速率为1kHz时系统相关输出波形，图8-10为信号传输速率为4kHz时系统相关输出波形。由图6与图9、图7与图10对比可看出，利用谐波进行信号传递，可有效提高信号传输速率；由图5与图8对比看出，利用谐波进行信号传递，在有效提高信号传输速率的基础上最大程度的保持了基波的稳定性，在电能信号同步传输的基础上将二者进行了很好的隔离，负载输出电压平稳。此电路可有效实现能量信号的同步传输、保持输出电压的稳定性和信号信息的准确性并提高信号传输速率。

Claims (6)

1.一种非接触电能与信号同步传输系统，其特征是：同步传输系统包括：直流电压环节、高频逆变环节、原边能量变换环节、副边能量变换环节、原边信号调制环节、副边信号解调环节及负载；高频逆变环节的输入端连接有直流电压环节；高频逆变环节的输出端并联连接有原边能量变换环节及原边信号调制环节，分别构成基波和三次谐波提取通道；原边能量变换环节与副边能量变换环节通过原边磁能发射线圈和副边磁能拾取线圈耦合连接；原边信号调制环节与原边能量变换环节通过原边信号发射耦合线圈与原边信号拾取耦合线圈耦合连接；副边能量变换环节与副边信号解调环节通过副边信号发射耦合线圈与副边信号拾取耦合线圈耦合连接；副边能量变换环节的输出端连接有负载；
所述的原边信号调制环节的原边信号发射耦合线圈、原边信号谐振补偿电容、调谐电感与信号控制环节串联；原边信号发射耦合线圈与原边信号谐振补偿电容的固有谐振频率为逆变环节输出方波电压中三次谐波的频率；调谐电感使整个回路工作在谐振状态，即方波电压、基波能量电流、谐波信号电流拥有相同的过零点；
所述的信号控制环节包括电路电阻RP21、信号电阻RP22、数字信号发生器和双向开关；信号电阻RP22与双向开关串联，二者同时与电路电阻RP21并联；由数字信号发生器发出信号控制双向开关的通断，控制信号电阻RP22的切入、切出将数字信号信息加载到原边信号调制环节；所述的双向开关包括开关管V1、开关管V2、二极管D5和二极管D6，开关管V1与二极管D5、开关管V2与二极管D6均反并联，同时，二极管D5与二极管D6的阴极相串联，从而使开关管V1与二极管D6、开关管V2与二极管D5构成两个桥臂，使系统无论处于交流电流的正向还是负向，控制信号为1时，电路都可导通。
2.根据权利要求1所述的一种非接触电能与信号同步传输系统，其特征是：所述的高频逆变环节为四个场效应管构成全桥逆变结构。
3.根据权利要求1所述的一种非接触电能与信号同步传输系统，其特征是：所述的原边能量变换环节，原边信号拾取耦合线圈与原边信号调制环节的原边信号发射耦合线圈绕制于同一“回”型锰锌铁氧体磁芯组成全耦合变压器；原边磁能发射线圈与副边磁能拾取线圈呈非接触状态组成松耦合磁路机构；原边信号拾取耦合线圈、原边磁能发射线圈及原边能量谐振补偿电容串联。
4.根据权利要求1所述的一种非接触电能与信号同步传输系统，其特征是：所述的副边能量变换环节，副边信号发射耦合线圈与副边信号解调环节的副边信号拾取耦合线圈绕制于同一“回”型锰锌铁氧体磁芯组成全耦合变压器；副边磁能拾取线圈、副边信号发射耦合线圈、副边能量谐振补偿电容串联，原边能量变换环节和副边能量变换环节的固有谐振频率均为高频逆变环节输出方波电压中基波的频率，构成基波提取通道，用于传输电能。
5.权利要求1所述的一种非接触电能与信号同步传输系统，其特征是：所述的副边信号解调环节，副边信号拾取耦合线圈与副边信号谐振补偿电容串联，然后与包络检波电路连接；副边信号解调环节的固有谐振频率也为逆变环节输出方波电压中三次谐波的频率，构成三次谐波提取通道，用于传输信号；所述的包络检波电路包括电阻R、二极管D、电容C0和信号负载电阻R0；电阻R与二极管D串联，然后与并联的电容C0和信号负载电阻R0再并联。
6.权利要求1所述的一种非接触电能与信号同步传输系统的控制方法，其特征是：传输系统的传输方法，通过双向开关控制原边信号调制环节中信号电阻RP22的切入、切出将数字信号信息以电流幅值大小的形式加载到原边信号调制环节中，然后通过全耦合变压器将原边信号调制环节的电流信息耦合到原边能量变换环节，使原边能量变换环节中的电流为既携带了电能又加载了信号信息的基波与谐波的合成波，二者通过同一松耦合磁路机构耦合到副边后，由谐振频率不同的LC串联谐振电路组成副边能量变换环节及副边信号解调环节将能量信号分离提取后利用；非接触电能传输系统原边能量变换环节与副边能量变换环节的磁路机构均为两个线圈串联而成；信号电流磁场与能量电流磁场的耦合由全耦合变压器实现；原边能量变换环节的磁能发射线圈与副边能量变换环节的磁能拾取线圈之间通过互感耦合，实现电能与信号从原边到副边的非接触传输；
具体控制方法步骤如下：
（1）通过数字信号发生器发出控制信号改变双向开关的导通关断从而控制信号电阻RP22的切入切出；当传输信号为“1”时，信号电阻RP22切入；当传输信号为“0”时，信号电阻RP22切除；以此改变原边信号调制环节的电流幅值，将数字信号信息加载到原边信号调制环节；
（2）通过原边信号发射耦合线圈与原边信号拾取耦合线圈组成的全耦合变压器将带有信号信息的三次谐波电流加载到原边能量变换环节；
（3）将基波能量电流与谐波信号电流通过原边磁能发射线圈与副边磁能拾取线圈组成的松耦合磁路机构同时传送到副边。
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