CN116260485A - 一种两级式无线能信同传系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种两级式无线能信同传系统及方法，包括能量传输电路和信息传输电路，所述能量传输电路包括开环无线电能传输级和闭环输出调控级，所述信息传输电路包括原边通信电路和副边通信电路；所述开环无线电能传输级用于将电能从原边传输至副边，所述闭环输出调控级用于将不控整流电路输出的不稳定电流或电压转化成负载需要的相应电流或电压。本发明通过在信息调制时，设置保护区和非保护区，在非保护区内传输信息，在时间上分离有效数据和噪声数据，避免噪声对数据的干扰；在信息解调时，识别帧头1和帧头2，根据间隔数据块间固定的延时和每个数据块固定的数据位数，得到原边传输的数据，自动过滤噪声数据，提高了通信可靠性。

Description

一种两级式无线能信同传系统及方法

技术领域

本发明涉及无线电能传输技术领域，尤其涉及一种两级式无线能信同传系统及方法。

背景技术

无线电能传输技术具有灵活方便、电气隔离、维护需求少、环境适应性强等优点，有望应用于航空航天、电气化交通、家用电器、消费电子等领域。为实现状态监测、指令传达、身份认证、闭环控制等功能，无线电能传输技术的原、副边需要进行高速可靠的通信。

目前常用的无线能量和信息同步传输方法主要包括以下三种：第一种方法使用不同的耦合通道分别传输能量和信息，这种方法需要额外的耦合通道，但是能量载波和信息载波在不同的通道中传输，参数设计简单，信息载波传输增益高，解调容易，而且信息载波频率高，提升通信速率，但是，无线电能传输系统中存在周期性的开关噪声，开关噪声很容易耦合到通信回路中，导致误码，降低通信可靠性。第二种方法将能量载波复用为信息载波，通过调制能量载波实现无线能量和信息同步传输，这种方法降低了电能输出品质，通信速率低。第三种方法将调制后的高频信息载波加载到发射线圈上，从接收线圈中提取出高频信息载波并进行解调，实现无线能量和信息同步传输，这种方法不需要额外的耦合通道，但是能量传输和信息传输高度耦合，参数设计复杂，而且信息载波频率和信息载波传输增益互相约束，限制了通信速率的提升。

为此，提供了一种两级式无线能信同传系统及方法，以解决上述问题。

发明内容

本发明所述的一种两级式无线能信同传系统及方法，通过在信息调制时，设置保护区和非保护区，以及在信息解调时，设置识别帧头1和帧头2，根据间隔数据块间固定的延时和每个数据块固定的数据位数，得到原边传输的数据，自动过滤噪声数据，提高了通信可靠性，解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

本发明所述的一种两级式无线能信同传系统，包括能量传输电路和信息传输电路，所述能量传输电路包括开环无线电能传输级和闭环输出调控级，所述信息传输电路包括原边通信电路和副边通信电路；所述开环无线电能传输级用于将电能从原边传输至副边，所述闭环输出调控级用于将不控整流电路输出的不稳定电流或电压转化成负载需要的相应电流或电压；所述开环无线电能传输级包括原边和副边部分，所述原边部分包括直流电源，所述直流电源与高频逆变电路连接，所述高频逆变电路与原边补偿网络连接，所述原边补偿网络与能量发送线圈连接，所述能量发送线圈通过空气隙与副边的能量接收线圈连接，所述能量接收线圈与副边补偿网络连接，所述副边补偿网络与不控整流电路连接；所述闭环输出调控级为DC/DC变换器，所述不控整流电路与DC/DC变换器连接，所述DC/DC变换器与负载连接。

优选的，所述原边通信电路和副边通信电路结构相同，均由调制模块、解调模块、加载模块、提取模块、通信切换模块和信号收发线圈构成；所述调制模块与加载模块连接，所述解调模块与提取模块连接，所述加载模块、提取模块均与通信切换模块连接，所述通信切换模块与信号收发线圈连接，所述信号收发线圈通过空气隙与副边通信电路连接。

优选的，所述原边通信电路中的信号收发线圈和开环无线电能传输级中的能量发送线圈同轴共平面放置，副边通信电路中的信号收发线圈和开环无线电能传输级中的能量接收线圈同轴共平面放置。

优选的，所述原边补偿网络和副边补偿网络均使用LCC补偿结构；所述闭环输出调控电路采用Boost结构。

优选的，所述通信切换模块电路包括双刀双掷开关，所述双刀双掷开关包括触点1和触点2；信息从原边通信电路传输至副边通信电路时，原边通信电路中的双刀双掷开关置于触点1，原边通信电路中的调制模块将调制后的信息载波通过原边通信电路中的加载模块加载到原边通信电路中的信号收发线圈上，副边通信电路中的双刀双掷开关置于触点2，副边通信电路中的提取模块从副边通信电路中的信号收发线圈上提取调制后的信息载波并送入副边通信电路中的解调模块；

信息从副边通信电路传输至原边通信电路时，副边通信电路中的双刀双掷开关置于触点1，副边通信电路中的调制模块将调制后的信息载波通过副边通信电路中的加载模块加载到副边通信电路中的信号收发线圈上，原边通信电路中的双刀双掷开关置于触点2，原边通信电路中的提取模块从原边通信电路中的信号收发线圈上提取调制后的信息载波并送入原边通信电路中的解调模块。

一种两级式无线能信同传方法，包括以下步骤：步骤S1、传输电能：高频逆变电路将直流电源的电流/电压进行逆变为交流电流I_ab/电压U_ab，并通过原边补偿网络进行补偿后发送至能量发送线圈；能量接收线圈与能量发送线圈进行耦合，获得的交流电流/电压经过副边补偿网络补偿后输入不控整流电路进行整流，输出直流电流I_cd/电压U_cd；在开关时刻t₁、t₂、t₃、t₄之后设置时长Δt₁、Δt₂、Δt₃和Δt₄的保护区，保护区内禁止传输信息，非保护区内可以传输信息；其中，t₁＜t₂＜t₃＜t₄，开关时刻t₁为电压U_cd由负转正的时刻；假设不控整流电路输入电压U_cd滞后高频逆变电路输出电压U_ab的时间范围为[t_min,t_max]，令Δt₁＝Δt₃＝Δt_ab，Δt₂＝Δt₄＝Δt_cd，在一个周期内能够进行通信的时间段为(t₁+Δt_ab,t₁+t_min)、(t₁+t_max+Δt_cd,t₃)、(t₃+Δt_ab,t₃+t_min)和(t₃+t_max+Δt_cd,t₅)，Δt_ab为逆变桥开关时刻保护区时长，Δt_cd为整流桥开关时刻保护区时长；

步骤S2、在可以通信的时间段内传输信息：

步骤S21、信息从原边通信电路传输至副边通信电路时，原边通信电路中的通信切换模块电路切换为与原边通信电路中的加载模块连接，断开与原边通信电路中的提取模块之间的连接；

原边通信电路中的调制模块将调制后的信息载波通过原边通信电路中的加载模块加载到原边通信电路中的信号收发线圈上；

副边通信电路中的通信切换模块电路切换为与副边通信电路中的提取模块连接，断开与副边通信电路中的加载模块之间的连接；

副边通信电路中的提取模块从副边通信电路中的信号收发线圈上提取调制后的信息载波并送入副边通信电路中的解调模块；

步骤S22、信息从副边通信电路传输至原边通信电路时，副边通信电路中的通信切换模块电路切换为与副边通信电路中的加载模块连接，断开与副边通信电路中的提取模块之间的连接；

副边通信电路中的调制模块将调制后的信息载波通过副边通信电路中的加载模块加载到副边通信电路中的信号收发线圈上，

原边通信电路中的通信切换模块电路切换为与原边通信电路中的提取模块连接，断开与原边通信电路中的加载模块之间的连接；

原边通信电路中的提取模块从原边通信电路中的信号收发线圈上提取调制后的信息载波并送入原边通信电路中的解调模块。

优选的，传输信息的帧格式包括数据块和噪声数据块，相邻数据块之间间隔一个噪声数据块，所述数据块包括帧头1和帧头2、有效数据1、有效数据2、...、有效数据2n–1、有效数据2n以及帧尾1、帧尾2。

优选的，两个间隔数据块间的延时等于T_s/2，并且每个非保护区传输的二进制数据位数是确定的。

优选的，原边/副边通信电路的解调模块解调的步骤为：

找到帧头1和帧头2，根据两个间隔数据块间的延时确定有效数据1、有效数据2、…、有效数据2n–1、有效数据2n以及帧尾1、帧尾2的起始时刻；

根据每个非保护区传输的二进制数据确定的位数，得到各个有效的数据块中的二进制数据；

最后将所有的有效的数据块的数据重新组合，得到副边/原边通信电路发送的数据。

本发明的有益效果为：

1、本发明所述的一种两级式无线能信同传系统，信息传输电路中的原边通信电路和副边通信电路结构相同，均由调制模块、解调模块、加载模块、提取模块、通信切换模块和信号收发线圈构成，实现了双向信息传输；原边通信电路中的信号收发线圈和能量发送线圈同轴共平面放置，副边通信电路中的信号收发线圈和能量接收线圈同轴共平面放置，有利于减小系统体积；开环无线电能传输级的原边和副边分别设置过压、过流、过温保护，进一步保证了系统的安全运行；闭环输出调控级通过使用Boost拓扑，能够进一步提高将不控整流电路输出的不稳定电流/电压转化成负载需要的电流/电压的性能。

2、本发明所述的一种两级式无线能信同传方法，通过在信息调制时，设置保护区和非保护区，在非保护区内传输信息，在时间上分离有效数据和噪声数据，避免噪声对数据的干扰；在信息解调时，识别帧头1和帧头2，根据间隔数据块间固定的延时和每个数据块固定的数据位数，得到原边传输的数据，自动过滤噪声数据，提高了通信可靠性。

3、本发明所述的一种两级式无线能信同传方法，通信参数配置灵活，适用范围广；针对不同的应用，可以灵活配置每个数据块传输的二进制数据位数、有效数据块数等通信参数，拓展了所提方法的适用范围；对于实时控制的高速低延时应用，通过减少有效数据块数进而降低通信延时，得到有效地的控制效果；对于视频监控等传输容量大、延时要求低的应用，通过合理设置有效数据块数，在误帧率和有效数据率间取得最佳平衡。

附图说明

图1为本发明所述的一种两级式无线能信同传系统框图；

图2为跨栏式能信同传波形示意图；

图3为跨栏式能信同传帧格式示意图；

图4为仿真电路图；

图5为主电路不产生开关噪声时的主电路波形示意图；

图6为主电路不产生开关噪声时信号传输回路的波形示意图；

图7为主电路产生开关噪声时信号传输回路的波形示意图；

图8为开环无线电能传输级高频逆变电路输出电压U_ab、电流I_ab和不控整流电路输入电压U_cd、电流I_cd典型波形示意图；

图9为通信切换模块电路原理图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供的一种两级式无线能信同传系统，结合图1来说明，包括：包括能量传输电路和信息传输电路，能量传输电路包括开环无线电能传输级和闭环输出调控级，信息传输电路包括原边通信电路和副边通信电路；开环无线电能传输级用于将电能从原边传输至副边，闭环输出调控级用于将不控整流电路输出的不稳定电流或电压转化成负载需要的相应电流或电压；开环无线电能传输级包括原边和副边部分，原边部分包括直流电源，直流电源与高频逆变电路连接，高频逆变电路与原边补偿网络连接，原边补偿网络与能量发送线圈连接，能量发送线圈通过空气隙与副边的能量接收线圈连接，能量接收线圈与副边补偿网络连接，副边补偿网络与不控整流电路连接；闭环输出调控级为非隔离DC/DC变换器，以便于得到需要的输出电流或电压，不控整流电路与DC/DC变换器连接，DC/DC变换器与负载连接。

原边通信电路和副边通信电路结构相同，均由调制模块、解调模块、加载模块、提取模块、通信切换模块和信号收发线圈构成，以便于实现双向信息传输；调制模块与加载模块连接，解调模块与提取模块连接，加载模块、提取模块均与通信切换模块连接，通信切换模块与信号收发线圈连接，信号收发线圈通过空气隙与副边通信电路连接。

原边通信电路中的信号收发线圈和开环无线电能传输级中的能量发送线圈同轴共平面放置，副边通信电路中的信号收发线圈和开环无线电能传输级中的能量接收线圈同轴共平面放置，以便于减小系统体积。原边补偿网络和副边补偿网络均使用LCC补偿结构，开环无线电能传输级的原边和副边分别设置过压、过流、过温保护，进一步保证系统的安全运行，闭环输出调控电路采用Boost结构能够获得更高的性能。

如图9所示，通信切换模块电路包括双刀双掷开关，双刀双掷开关包括触点1和触点2；信息从原边通信电路传输至副边通信电路时，原边通信电路中的双刀双掷开关置于触点1，原边通信电路中的调制模块将调制后的信息载波通过原边通信电路中的加载模块加载到原边通信电路中的信号收发线圈上，副边通信电路中的双刀双掷开关置于触点2，副边通信电路中的提取模块从副边通信电路中的信号收发线圈上提取调制后的信息载波并送入副边通信电路中的解调模块；

信息从副边通信电路传输至原边通信电路时，副边通信电路中的双刀双掷开关置于触点1，副边通信电路中的调制模块将调制后的信息载波通过副边通信电路中的加载模块加载到副边通信电路中的信号收发线圈上，原边通信电路中的双刀双掷开关置于触点2，原边通信电路中的提取模块从原边通信电路中的信号收发线圈上提取调制后的信息载波并送入原边通信电路中的解调模块。

信息从原边通信电路传输至副边通信电路时，原边通信电路中的通信切换模块电路切换为与原边通信电路中的加载模块连接，断开与原边通信电路中的提取模块之间的连接；原边通信电路中的调制模块将调制后的信息载波通过原边通信电路中的加载模块加载到原边通信电路中的信号收发线圈上；副边通信电路中的通信切换模块电路切换为与副边通信电路中的提取模块连接，断开与副边通信电路中的加载模块之间的连接；副边通信电路中的提取模块从副边通信电路中的信号收发线圈上提取调制后的信息载波并送入副边通信电路中的解调模块；

信息从副边通信电路传输至原边通信电路时，副边通信电路中的通信切换模块电路切换为与副边通信电路中的加载模块连接，断开与副边通信电路中的提取模块之间的连接；副边通信电路中的调制模块将调制后的信息载波通过副边通信电路中的加载模块加载到副边通信电路中的信号收发线圈上，原边通信电路中的通信切换模块电路切换为与原边通信电路中的提取模块连接，断开与原边通信电路中的加载模块之间的连接；原边通信电路中的提取模块从原边通信电路中的信号收发线圈上提取调制后的信息载波并送入原边通信电路中的解调模块。

本发明提供的一种两级式无线能信同传方法，包括以下步骤：高频逆变电路将直流电源的电流/电压进行逆变为交流电流I_ab/电压U_ab，并通过原边补偿网络进行补偿后发送至能量发送线圈；能量接收线圈与能量发送线圈进行耦合，获得的交流电流/电压经过副边补偿网络补偿后输入不控整流电路进行整流，输出直流电流I_cd/电压U_cd；在开关时刻t₁、t₂、t₃、t₄之后设置时长Δt₁、Δt₂、Δt₃和Δt₄的保护区，保护区内禁止传输信息，非保护区内可以传输信息；其中，t₁＜t₂＜t₃＜t₄，开关时刻t₁为电压U_cd由负转正的时刻；当负载变化时，不控整流电路输入电压U_ab滞后高频逆变电路输出电压U_ab的时间会发生小幅变化，假设不控整流电路输入电压U_cd滞后高频逆变电路输出电压U_ab的时间范围为[t_min,t_max]，t_min和t_max由仿真电路得到；由于考虑到正、负半周期的对称性，令Δt₁＝Δt₃＝Δt_ab，Δt₂＝Δt₄＝Δt_cd，为保证全负载条件下通信可靠性，在一个周期内能够进行通信的时间段为(t₁+Δt_ab,t₁+t_min)、(t₁+t_max+Δt_cd,t₃)、(t₃+Δt_ab,t₃+t_min)和(t₃+t_max+Δt_cd,t₅)，Δt_ab为逆变桥开关时刻保护区时长，Δt_cd为整流桥开关时刻保护区时长；

在正向通信的信息传输过程中，调制后的信息载波传输至副边后，副边提取模块从副边通信电路中的信号收发线圈上将信息载波提取出来，并送入后级的解调模块进行解调。由于副边提取出来的信息载波中包含开关噪声，解调模块不仅会将信息载波解调成二进制数据，还会将开关噪声解调成二进制数据。为保证通信可靠性，解调模块需要能够快速准确地识别出哪些二进制数据是原边发送的数据，哪些二进制数据是噪声导致的数据，为此，设置如图3所示的帧格式。除噪声数据外，每个方框中的数据，即帧头1、有效数据2n–1、帧尾2等，是图2中1个非保护区时间段传输的二进制数据，虽然两个相邻数据块，即有效数据1和有效数据2间的延时可能小于、等于或大于Ts/4，但是两个间隔数据块，即帧头1和有效数据1间的延时一定等于Ts/2。因此，只要找到帧头1和帧头2，便可以根据固定的延时快速确定有效数据1、有效数据2、…、有效数据2n–1、有效数据2n以及帧尾1、帧尾2的起始时刻。由于每个非保护区传输的二进制数据位数是确定的，因此容易解调得到各个数据块中的二进制数据。最后将所有的有效数据重新组合，得到原边发送的数据，解决了无线能信同传易受开关噪声干扰的问题，提高了无线能信同传的可靠性。

如图4所示，作为本发明优选的实施例，能信同传系统中包括能量发送线圈、能量接收线圈、信号发送线圈、信号接收线圈，4个线圈中任意两个间均存在耦合，耦合机构电气参数如表1所示。主电路包括两级，第一级是开环无线电能传输电路，第二级是闭环DC/DC电路，开环无线电能传输级采用全桥逆变电路、双边LCC补偿拓扑和全桥不控整流电路，闭环DC/DC级采用Boost结构。信号调制和加载电路中，Ud是待发送的二进制数据，Un是噪声，Cdp是和信息发送线圈在信息载波频率处谐振的串联电容，Rdp是原边串联电阻，Cds是和信息接收线圈在信息载波频率处谐振的串联电容，Rds是副边并联电阻。副边提取出来的信号依次经过隔离器、带通滤波器、整流器、低通滤波器、比较器后得到解调数据。Ud1～Ud9是信号传输过程中各级电压。

表1耦合机构电气参数

参照SAE的J2954标准，无线电能传输级输入电压为400V，输出电流为32A，DC/DC级额定输出电流为27.75A，额定输出功率为11.1kW，开环无线电能传输级开关频率为100kHz，双边LCC补偿参数如表2所示，信号传输回路主要参数如表3所示。

参数	符号	值
			原边串联补偿电感	Lf1	13.9μH
原边并联补偿电容	Cf1	182.23nF
			原边串联补偿电容	C1	54.95nF
副边串联补偿电感	Lf2	13.9μH
			副边并联补偿电容	Cf2	182.23nF
副边串联补偿电容	C2	54.95nF

表2无线电能传输级补偿参数

表3信号传输回路主要参数

本发明的帧头1和帧头2相同，均为二进制数1111，帧尾1和帧尾2相同，均为二进制数1110。本实施例以2个有效数据块为例说明信号传输过程，2个有效数据块分别为二进制数1010和1001。

若主电路不产生开关噪声，副边提取出来的信号中不含开关噪声，此时系统主电路主要波形如图5所示，信号传输回路主要波形如图6所示。图5中，Uab和Iab分别是逆变器输出电压和电流波形，Ucd和Icd分别是整流桥输入电压和电流波形，U_Cb和U_RL分别是DC/DC输入电容电压和负载电压波形，I_Lb和I_RL分别是DC/DC储能电感电流和电流波形。由图5波形可知，逆变电路恰好实现ZVS开通，整流二极管自然开通、关断，DC/DC变换器将电压从375V左右升至400V，将电流从30A左右降至27.8A。主电路工作状态符合预期。

由图6波形可知，信号传输回路最终解调出的二进制数据波形Ud9和初始发送的二进制数据波形Ud1一致，数据能够准确解调。当信号接收端解调得到第一个二进制数1111，即帧头1时，以之为时间基准，即图6中T0时刻向后延时5μs，即图6中T2时刻，可解调得到二进制数1010，即有效数据1。由于每个有效数据块只包含4位二进制数，因此不会解调1010之后的二进制数，而是以帧头1为时间基准向后延时10μs，即图8中T4时刻，继续解调后续的有效数据或帧尾。类似地，当信号接收端解调得到第二个二进制数1111，即帧头2时，以之为时间基准，即图6中T1时刻，向后延时5μs，即图6中T3时刻，可解调得到二进制数1001，即有效数据2。由于每个有效数据块只包含4位二进制数，因此不会解调1001之后的二进制数，而是以帧头2为时间基准向后延时10μs，即图8中T5时刻，继续解调后续的有效数据或帧尾。当解调得到连续两个二进制数1110，即帧尾时，该帧结束。

Ud3和Ud4分别是信号发送和接收线圈电压波形，虽然两个波形中均含有较大的主电路开关频率分量，但是经过后续多级滤波网络后，主电路开关频率分量将被滤除，对信号传输基本无影响。Ud7和Ud8分别是整流器和低通滤波器输出电压波形。

若主电路产生的开关噪声的频率与信息载波频率相差很大，噪声信号很容易被滤除，不会对信号传输造成干扰。

若主电路产生的开关噪声的频率与信息载波频率接近，噪声信号很难被滤除。此种情况下，主电路主要波形和图5类似，但是在逆变器开关时刻，逆变器输出电压Uab上存在高频振荡。信号传输回路主要波形如图7所示，相较于初始发送的二进制数据波形Ud1，最终解调出的二进制数据波形Ud9多出部分高电平，如图7中的阴影表示，这部分高电平由开关噪声引起。类似于主电路不产生开关噪声的情况，当信号接收端解调得到第一个二进制数1111，即帧头1时，以之为时间基准，即图7中T0时刻，向后延时5μs，即图9中T2时刻，可解调得到二进制数1010，即有效数据1。由于每个有效数据块只包含4位二进制数，因此不会解调1010之后的二进制数，而是以帧头1为时间基准向后延时10μs，即图9中T4时刻，继续解调后续的有效数据或帧尾。类似地，当信号接收端解调得到第二个二进制数1111，即帧头2时，以之为时间基准，即图9中T1时刻，向后延时5μs，即图9中T3时刻，可解调得到二进制数1001，即有效数据2。由于每个有效数据块只包含4位二进制数，因此不会解调1001之后的二进制数，而是以帧头2为时间基准向后延时10μs，即图9中T5时刻，继续解调后续的有效数据或帧尾。当解调得到连续两个二进制数1110，即帧尾时，该帧结束。

以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (9)

1.一种两级式无线能信同传系统，其特征在于，包括能量传输电路和信息传输电路，所述能量传输电路包括开环无线电能传输级和闭环输出调控级，所述信息传输电路包括原边通信电路和副边通信电路；所述开环无线电能传输级用于将电能从原边传输至副边，所述闭环输出调控级用于将不控整流电路输出的不稳定电流或电压转化成负载需要的相应电流或电压；所述开环无线电能传输级包括原边和副边部分，所述原边部分包括直流电源，所述直流电源与高频逆变电路连接，所述高频逆变电路与原边补偿网络连接，所述原边补偿网络与能量发送线圈连接，所述能量发送线圈通过空气隙与副边的能量接收线圈连接，所述能量接收线圈与副边补偿网络连接，所述副边补偿网络与不控整流电路连接；所述闭环输出调控级为DC/DC变换器，所述不控整流电路与DC/DC变换器连接，所述DC/DC变换器与负载连接。

2.根据权利要求1所述的一种两级式无线能信同传系统，其特征在于，所述原边通信电路和副边通信电路结构相同，均由调制模块、解调模块、加载模块、提取模块、通信切换模块和信号收发线圈构成；所述调制模块与加载模块连接，所述解调模块与提取模块连接，所述加载模块、提取模块均与通信切换模块连接，所述通信切换模块与信号收发线圈连接，所述信号收发线圈通过空气隙与副边通信电路连接。

3.根据权利要求2所述的一种两级式无线能信同传系统，其特征在于，所述原边通信电路中的信号收发线圈和开环无线电能传输级中的能量发送线圈同轴共平面放置，副边通信电路中的信号收发线圈和开环无线电能传输级中的能量接收线圈同轴共平面放置。

4.根据权利要求1所述的一种两级式无线能信同传系统，其特征在于，所述原边补偿网络和副边补偿网络均使用LCC补偿结构；所述闭环输出调控电路采用Boost结构。

5.根据权利要求1所述的一种两级式无线能信同传系统，其特征在于，所述通信切换模块电路包括双刀双掷开关，所述双刀双掷开关包括触点1和触点2；信息从原边通信电路传输至副边通信电路时，原边通信电路中的双刀双掷开关置于触点1，原边通信电路中的调制模块将调制后的信息载波通过原边通信电路中的加载模块加载到原边通信电路中的信号收发线圈上，副边通信电路中的双刀双掷开关置于触点2，副边通信电路中的提取模块从副边通信电路中的信号收发线圈上提取调制后的信息载波并送入副边通信电路中的解调模块；

信息从副边通信电路传输至原边通信电路时，副边通信电路中的双刀双掷开关置于触点1，副边通信电路中的调制模块将调制后的信息载波通过副边通信电路中的加载模块加载到副边通信电路中的信号收发线圈上，原边通信电路中的双刀双掷开关置于触点2，原边通信电路中的提取模块从原边通信电路中的信号收发线圈上提取调制后的信息载波并送入原边通信电路中的解调模块。

6.一种两级式无线能信同传方法，其特征在于，应用于如权利要求1～5任一所述的系统，包括以下步骤：步骤S1、传输电能：高频逆变电路将直流电源的电流/电压进行逆变为交流电流I_ab/电压U_ab，并通过原边补偿网络进行补偿后发送至能量发送线圈；能量接收线圈与能量发送线圈进行耦合，获得的交流电流/电压经过副边补偿网络补偿后输入不控整流电路进行整流，输出直流电流I_cd/电压U_cd；在开关时刻t₁、t₂、t₃、t₄之后设置时长Δt₁、Δt₂、Δt₃和Δt₄的保护区，保护区内禁止传输信息，非保护区内可以传输信息；其中，t₁＜t₂＜t₃＜t₄，开关时刻t₁为电压U_cd由负转正的时刻；假设不控整流电路输入电压U_cd滞后高频逆变电路输出电压U_ab的时间范围为[t_min,t_max]，令Δt₁＝Δt₃＝Δt_ab，Δt₂＝Δt₄＝Δt_cd，在一个周期内能够进行通信的时间段为(t₁+Δt_ab,t₁+t_min)、(t₁+t_max+Δt_cd,t₃)、(t₃+Δt_ab,t₃+t_min)和(t₃+t_max+Δt_cd,t₅)，Δt_ab为逆变桥开关时刻保护区时长，Δt_cd为整流桥开关时刻保护区时长；

步骤S2、在可以通信的时间段内传输信息：

步骤S21、信息从原边通信电路传输至副边通信电路时，原边通信电路中的通信切换模块电路切换为与原边通信电路中的加载模块连接，断开与原边通信电路中的提取模块之间的连接；

原边通信电路中的调制模块将调制后的信息载波通过原边通信电路中的加载模块加载到原边通信电路中的信号收发线圈上；

副边通信电路中的通信切换模块电路切换为与副边通信电路中的提取模块连接，断开与副边通信电路中的加载模块之间的连接；

副边通信电路中的提取模块从副边通信电路中的信号收发线圈上提取调制后的信息载波并送入副边通信电路中的解调模块；

步骤S22、信息从副边通信电路传输至原边通信电路时，副边通信电路中的通信切换模块电路切换为与副边通信电路中的加载模块连接，断开与副边通信电路中的提取模块之间的连接；

副边通信电路中的调制模块将调制后的信息载波通过副边通信电路中的加载模块加载到副边通信电路中的信号收发线圈上，

原边通信电路中的通信切换模块电路切换为与原边通信电路中的提取模块连接，断开与原边通信电路中的加载模块之间的连接；

原边通信电路中的提取模块从原边通信电路中的信号收发线圈上提取调制后的信息载波并送入原边通信电路中的解调模块。

7.根据权利要求6所述的一种两级式无线能信同传方法，其特征在于，传输信息的帧格式包括数据块和噪声数据块，相邻数据块之间间隔一个噪声数据块，所述数据块包括帧头1和帧头2、有效数据1、有效数据2、...、有效数据2n–1、有效数据2n以及帧尾1、帧尾2。

8.根据权利要求7所述的一种两级式无线能信同传方法，其特征在于，两个间隔数据块间的延时等于T_s/2，并且每个非保护区传输的二进制数据位数是确定的。

9.根据权利要求7所述的一种两级式无线能信同传方法，其特征在于，原边/副边通信电路的解调模块解调的步骤为：

找到帧头1和帧头2，根据两个间隔数据块间的延时确定有效数据1、有效数据2、…、有效数据2n–1、有效数据2n以及帧尾1、帧尾2的起始时刻；

根据每个非保护区传输的二进制数据确定的位数，得到各个有效的数据块中的二进制数据；

最后将所有的有效的数据块的数据重新组合，得到副边/原边通信电路发送的数据。

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