CN116653648A - 基于变占空比的无线电力载波通信方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于变占空比的无线电力载波通信方法，属于无线充电通信领域，适用于电动汽车无线充电系统，该方法包括信号载波与基带信号的确定、信号发送边和信号接收边的确定、信号调制设计和基带信号的确定等步骤。具体的，根据基带信号改变开关管驱动信号的占空比来进行信号调制，信号载波通过线圈耦合至信号接收端，然后采集信号接收端线圈电流，经过快速傅里叶变换得到信号载波的频域幅值，最后将该频域幅值与设定参考值比较，得到解调信号。本发明首次提出了变占空比的无线电力载波通信方法，该方法无需改变开关频率和在电路上增设额外的通信设备，实现了变占空比下无线充电系统的信号传输。

Description

基于变占空比的无线电力载波通信方法

技术领域

本发明涉及电动汽车无线充电通信领域，尤其涉及一种基于变占空比的无线电力载波通信方法，所述无线电力载波通信方法适用于电动汽车无线充电系统。

背景技术

大力发展新能源已成为大势所趋。目前，无线充电技术的发展日益成熟以及V2G(电动汽车到电网)和智能电网的快速发展，将电动汽车无线充电技术与V2G相结合成了学术与工业界的研究热潮。

在电动汽车无线充电技术领域中，为实现信息的交互传递以实现实际控制需要，对于无线电能设备来说，不仅仅要求传输电能功率，同时还需要进行传递信号，以实现对各类参数进行实时监测、发送指令到负载侧使得反馈至电能发射端的参数和发送至负载侧的控制信号同时传输，提升传输效率，有利于监控整个系统。

为此，针对电动汽车无线通信技术国内外专家学者提出了一些控制方法，主要有：

题为《Study of Wireless Power and Information Transmission TechnologyBased on the Triangular Current Waveform》【《IEEE Transactions on PowerElectronics》，VOL.33，NO.2，FEBRUARY 2018】(《基于三角形电流波形的无线电能与信息传输技术研究》《IEEE电力电子学报》，2018年2月第33卷第2期)的文章阐述了利用三角电流波形传输电能和传递信息的原理，但却需要额外的信号接收模块进行接受信号。

题为《Simultaneous Wireless Power and Information Transfer Based onPhase-Shift Modulation in ICPT System》【《IEEE Transactions on IndustrialElectronics》，2022，69(6)：6090-6100】(《基于相移调制的ICPT系统无线电力与信息同步传输》《IEEE工业电子学报》，2022年第69卷第6期6090～6100页)的文章将系统谐波作为信号载波，通过调频在副边侧的信号检测通道得到信号载波的包络变化来进行信号传输，建立WPT系统的频闪映射模型推导DC-AC逆变器的软开关点，并利用偏差频率放大效应(DFEE)减小调频幅度以最大限度地减少信号传输对电能传输的干扰，这种方式不需要额外的信号发射或信号接收线圈即可进行带能与信号的传输，但该文章所提方法需要调节开关管的驱动波形频率，改变了整个无线电能传输系统的工作频率，谐振网络参数设计无法随之改变，影响负载输出波形以及难以实现双向无线充电系统的信号传输。

题为《ICPT系统电能信号共享通道实时同步传输方法研究》(《中国电机工程学报》，2016年第36卷第19期5172～5178页)提出一种利用ICPT系统电能传输耦合机构作为共享通道，在不影响电能传输基础上，实现信号实时、双向传输的方法。载波的加载和检波电路直接并联在电能传输耦合机构上，并利用阻波电路阻断载波通过电能传输的谐振电容及负载稳压控制电路，但是该文章为了利用电能通道实现信号的无线传输，在系统原有结构基础上增加了信号加载及信号检波电路以及用于阻断高频载波进入谐振补偿电路的高频载波电路，结构复杂。

综上可知，目前电动汽车无线载波通信技术还不完善，增加额外的通信电路会造成设备沉重、控制复杂、成本增加等缺点。

发明内容

本发明要解决的技术问题为克服上述各种技术方案的局限性，即针对上述各种技术方案中存在的问题，提供一种基于变占空比的无线电力载波通信方法。

本发明的目的是这样实现的，本发明提供了一种基于变占空比的无线电力载波通信方法，该方法用于无线充电系统，所述无线充电系统包括原边侧直流电源E₁、副边侧直流电源E₂、双向无线充电模块和控制器；所述双向无线充电模块包括原边侧和副边侧，所述原边侧包括原边侧滤波电容C₁₀、原边侧谐振电容C_p、原边侧耦合线圈内阻R_p、原边侧H桥电路和原边侧耦合线圈，所述副边侧包括副边侧滤波电容C₂₀、副边侧谐振电容C_s、副边侧耦合线圈内阻R_s、副边侧H桥电路和副边侧耦合线圈；所述原边侧滤波电容C₁₀与原边侧直流电源E₁的正负母线并联，所述副边侧滤波电容C₂₀与副边侧直流电源E₂的正负母线并联；

所述原边侧H桥电路包括4个具有反向并联二极管的开关管，分别记为开关管S₁₁、开关管S₁₂、开关管S₁₃和开关管S₁₄，其中，开关管S₁₁的发射极和开关管S₁₂的集电极串联组成原边侧第一桥臂，且开关管S₁₁的发射极和开关管S₁₂的集电极的接点记为原边侧第一桥臂中点A，开关管S₁₃的发射极和开关管S₁₄的集电极串联组成原边侧第二桥臂，且开关管S₁₃的发射极和开关管S₁₄的集电极的接点记为原边侧第二桥臂中点B；所述原边侧第一桥臂、原边侧第二桥臂并联在原边侧直流电源E₁的正负直流母线之间；所述原边侧谐振电容C_p的一端接原边侧第一桥臂中点A，另一端接原边侧耦合线圈的输入端，原边侧耦合线圈的输出端串联原边侧耦合线圈内阻R_p后与原边侧第二桥臂中点B相接；

所述副边侧H桥电路包括4个具有反向并联二极管的开关管，分别记为开关管S₂₁、开关管S₂₂、开关管S₂₃和开关管S₂₄，其中，开关管S₂₁的发射极和开关管S₂₂的集电极串联组成副边侧第一桥臂，且开关管S₂₁的发射极和开关管S₂₂的集电极的接点记为副边侧第一桥臂中点C，开关管S₂₃的发射极和开关管S₂₄的集电极串联组成副边侧第二桥臂，且开关管S₂₃的发射极和开关管S₂₄的集电极的接点记为副边侧第二桥臂中点H；所述副边侧第一桥臂、副边侧第二桥臂并联在副边侧直流电源E₂的正负直流母线之间；所述副边侧谐振电容C_s的一端接副边侧第一桥臂中点C、另一端接副边侧耦合线圈的输入端，副边侧耦合线圈的输出端串联副边侧耦合线圈内阻R_s后与副边侧第二桥臂中点H相接；

副边侧耦合线圈通过互感M接收原边侧耦合线圈发射的电磁场，并转化为电能；

所述控制器包括原边侧控制器和副边侧控制器，原边侧控制器、副边侧控制器分别用于原边侧开关管驱动信号、副边侧开关管驱动信号的处理及发送；

将开关管S₁₁、开关管S₁₂、开关管S₁₃、开关管S₁₄的驱动信号分别记为驱动信号G₁₁、驱动信号G₁₂、驱动信号G₁₃、驱动信号G₁₄，并将驱动信号G₁₁和驱动信号G₁₄之间的相位差记为原边侧内移相角d₁；将开关管S₂₁、开关管S₂₂、开关管S₂₃、开关管S₂₄的驱动信号分别记为驱动信号G₂₁、驱动信号G₂₂、驱动信号G₂₃、驱动信号G₂₄，并将驱动信号G₂₁和驱动信号G₂₄之间的相位差记为副边侧内移相角d₂；

所述载波通信方法包括以下步骤：

步骤1，信号载波与基带信号的确定

将驱动信号的基波频率记为基波频率f₁，将频率为f₃的三次谐波记为信号载波f₃，f₃＝3f₁；

将无线充电系统需要传输的原始信号记为基带信号，所述基带信号为方波信号，基带信号的周期为T_z；

基带信号中的高低电平对应着需要传输的数字信号，当基带信号为高电平时，无线充电系统传输的数字信号为“1”，当基带信号为低电平时，无线充电系统传输的数字信号为“0”；

步骤2，信号发送边和信号接收边的确定

当原边侧向副边侧发送基带信号或者副边侧向原边侧发送基带信号时，将发送基带信号的一边称为信号发送边，将接收基带信号的一边称为信号接收边；

步骤3，信号调制设计

步骤3.1，令信号发送边的4个开关管驱动信号的占空比相同，并将该占空比记为发送边导通占空比D；

信号发送边的控制器采样信号发送边桥臂电压u₀，然后对信号发送边桥臂电压u₀经傅里叶级数展开得到信号发送边等效桥臂电压u，其表达式为：

其中，T为信号发送边开关管驱动信号的周期，ω为角频率，k为谐波次数，t为无线充电系统运行时间，V为信号发送边直流电源的幅值；

将信号发送边等效桥臂电压u的3次谐波分量的幅值记为3次谐波幅值|U|，其计算式为：

其中，ω₁为基波角频率，ω₁＝2πf₁；

步骤3.2，以发送边导通占空比D为自变量计算3次谐波幅值|U|，并将3次谐波幅值|U|为0时对应的发送边导通占空比D记为第一导通占空比D₁，将3次谐波幅值|U|为最大值时对应的发送边导通占空比D记为第二导通占空比D₂；

所述信号调制的编码规则为：当无线充电系统传输的数字信号为“1”时，将信号发送边任意一个开关管驱动信号的导通占空比改变为第一导通占空比D₁，当无线充电系统传输的数字信号为“O”时，将信号发送边任意一个开关管驱动信号的导通占空比改变为第二导通占空比D₂；

步骤3.3，进行以下设定：

(1)当原边侧向副边侧发送基带信号

将原边侧中被改变驱动信号导通占空比的开关管记为开关管S_1n，根据信号调制的编码逻辑，改变开关管S_1n和其互补开关管的驱动信号，其他开关管的驱动信号保持不变；

副边侧控制器发出四个频率为f₁、波形两两互补、占空比为50％的方波，并分别作为开关管S₂₁、开关管S₂₂、开关管S₂₃和开关管S₂₄的驱动信号，此时驱动信号G₂₁与驱动信号G₂₂互补，驱动信号G₂₃与驱动信号G₂₄互补，副边侧内移相角d₂为0；

(2)当副边侧向原边侧发送基带信号

将副边侧中被改变驱动信号导通占空比的开关管记为开关管S_2n，根据信号调制的编码规则，改变开关管S_2n和其互补开关管的驱动信号，其他开关管的驱动信号保持不变；

原边侧控制器发出四个频率为f₁、波形两两互补、占空比为50％的方波，并分别作为开关管S₁₁、开关管S₁₂、开关管S₁₃和开关管S₁₄的驱动信号，此时驱动信号G₁₁与驱动信号G₁₂互补，驱动信号G₁₃与驱动信号G₁₄互补，原边侧内移相角d₁为0；

步骤4，基带信号的确定

信号接收边的控制器采样信号接收边的耦合线圈电流i_r并对该信号接收边的耦合线圈电流i_r进行快速傅里叶变换后得到频率为f₃的信号载波在频域的幅值S_p，定义幅值参考值a，a＝1/2(F1+F2)，其中，F1为第一导通占空比D₁时的信号载波频域的幅值，F2为第二导通占空比D₂时的信号载波频域的幅值；

信号接收边的控制器按照下述规则判断并发送基带信号：

当S_P＜a时，判断发送的数字信号为“0”，输出低电平信号；

当S_P＞a时，判断发送的数字信号为“1”，输出高电平信号。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

1.本发明提出的基于变占空比的无线电力载波通信方法，无须增加额外的调制与解调电路等通信设备，只依靠无线电能传输电路即可实现信号传输；

2.本发明无须改变原副边侧H桥电路的开关频率，相比于变开关频率等方法需改变对应频率的谐振网络参数，本发明变占空比而不改变开关频率，可以实现固定谐振网络参数下的无线通信传输；

3.节省设备成本，控制简便，有利于实际应用中实现。

附图说明

图1是本发明实施例中所采用的电动汽车无线充电系统的拓扑图。

图2是本发明实施例中所采用的基于变占空比的无线电力载波通信方法框图。

图3是本发明实施例中经过信号调制后的开关管驱动信号仿真波形图。

图4是本发明实施例中比较输出信号波形和基带信号波形对比图。

具体实施方式

为了使本申请的技术方案和优点更加清晰，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请作进一步的详细阐述。

图1是本发明实施例中所采用的电动汽车无线充电系统的拓扑图。如图1所示，本发明提供了一种基于变占空比的无线电力载波通信方法，该方法用于无线充电系统。所述无线充电系统包括原边侧直流电源E₁、副边侧直流电源E₂、双向无线充电模块和控制器。所述双向无线充电模块包括原边侧和副边侧，所述原边侧包括原边侧滤波电容C₁₀、原边侧谐振电容C_p、原边侧耦合线圈内阻R_p、原边侧H桥电路和原边侧耦合线圈，所述副边侧包括副边侧滤波电容C₂₀、副边侧谐振电容C_s、副边侧耦合线圈内阻R_s、副边侧H桥电路和副边侧耦合线圈；所述原边侧滤波电容C₁₀与原边侧直流电源E₁的正负母线并联，所述副边侧滤波电容C₂₀与副边侧直流电源E₂的正负母线并联。

所述原边侧H桥电路包括4个具有反向并联二极管的开关管，分别记为开关管S₁₁、开关管S₁₂、开关管S₁₃和开关管S₁₄，其中，开关管S₁₁的发射极和开关管S₁₂的集电极串联组成原边侧第一桥臂，且开关管S₁₁的发射极和开关管S₁₂的集电极的接点记为原边侧第一桥臂中点A，开关管S₁₃的发射极和开关管S₁₄的集电极串联组成原边侧第二桥臂，且开关管S₁₃的发射极和开关管S₁₄的集电极的接点记为原边侧第二桥臂中点B；所述原边侧第一桥臂、原边侧第二桥臂并联在原边侧直流电源E₁的正负直流母线之间；所述原边侧谐振电容C_p的一端接原边侧第一桥臂中点A，另一端接原边侧耦合线圈的输入端，原边侧耦合线圈的输出端串联原边侧耦合线圈内阻R_p后与原边侧第二桥臂中点B相接。

所述副边侧H桥电路包括4个具有反向并联二极管的开关管，分别记为开关管S₂₁、开关管S₂₂、开关管S₂₃和开关管S₂₄，其中，开关管S₂₁的发射极和开关管S₂₂的集电极串联组成副边侧第一桥臂，且开关管S₂₁的发射极和开关管S₂₂的集电极的接点记为副边侧第一桥臂中点C，开关管S₂₃的发射极和开关管S₂₄的集电极串联组成副边侧第二桥臂，且开关管S₂₃的发射极和开关管S₂₄的集电极的接点记为副边侧第二桥臂中点H；所述副边侧第一桥臂、副边侧第二桥臂并联在副边侧直流电源E₂的正负直流母线之间；所述副边侧谐振电容C_s的一端接副边侧第一桥臂中点C、另一端接副边侧耦合线圈的输入端，副边侧耦合线圈的输出端串联副边侧耦合线圈内阻R_s后与副边侧第二桥臂中点H相接。

副边侧耦合线圈通过互感M接收原边侧耦合线圈发射的电磁场，并转化为电能。

所述控制器包括原边侧控制器和副边侧控制器，原边侧控制器、副边侧控制器分别用于原边侧开关管驱动信号、副边侧开关管驱动信号的处理及发送。

将开关管S₁₁、开关管S₁₂、开关管S₁₃、开关管S₁₄的驱动信号分别记为驱动信号G₁₁、驱动信号G₁₂、驱动信号G₁₃、驱动信号G₁₄，并将驱动信号G₁₁和驱动信号G₁₄之间的相位差记为原边侧内移相角d₁；将开关管S₂₁、开关管S₂₂、开关管S₂₃、开关管S₂₄的驱动信号分别记为驱动信号G₂₁、驱动信号G₂₂、驱动信号G₂₃、驱动信号G₂₄，并将驱动信号G₂₁和驱动信号G₂₄之间的相位差记为副边侧内移相角d₂。

本发明实施时有关的电气参数设置如下：

电动汽车双向无线充电系统基波频率f₁＝85kHz，信号发送边直流电源的幅值V＝450V，原边侧滤波电容C₁₀的值为330μF，原边侧谐振电容C_p的值为15.47nF，原边侧耦合线圈的自感值L_p＝226.6μH，原边侧耦合线圈内阻R_p的阻值为0.3mΩ，耦合线圈互感M＝33.69μH，副边侧耦合线圈内阻R_s的阻值为0.3mΩ，副边侧耦合线圈的自感值L_s＝226.6μH，副边侧谐振电容C_s的阻值为15.47nF，副边侧滤波电容C₂₀的阻值为330μF。

图2是本发明实施例中所采用的基于变占空比的无线电力载波通信方法框图。图2中的采样是信号接收边的耦合线圈电流i_r的采样，驱动电路指用于驱动开关管的硬件电路，控制器发出的驱动信号的功率等级不足以驱动开关管的导通关断，故需要经过驱动电路放大。

如图2所示，本发明提供了一种基于变占空比的无线电力载波通信方法，该方法用于无线充电系统，通过改变开关管的驱动信号的导通占空比实现信号调制，对采集信号进行快速傅里叶变换实现信号解调。包括以下步骤：

步骤1，信号载波与基带信号的确定

将驱动信号的基波频率记为基波频率f₁，将频率为f₃的三次谐波记为信号载波f₃，f₃＝3f₁；

将无线充电系统需要传输的原始信号记为基带信号，所述基带信号为方波信号，基带信号的周期为T_z；

基带信号中的高低电平对应着需要传输的数字信号，当基带信号为高电平时，无线充电系统传输的数字信号为“1”，当基带信号为低电平时，无线充电系统传输的数字信号为“0”。

在本实施例中，f₁＝85kHz，f₃＝255kHz，T_z＝117.65μs。

步骤2，信号发送边和信号接收边的确定

当原边侧向副边侧发送基带信号或者副边侧向原边侧发送基带信号时，将发送基带信号的一边称为信号发送边，将接收基带信号的一边称为信号接收边；

步骤3，信号调制设计

步骤3.1，令信号发送边的4个开关管驱动信号的占空比相同，并将该占空比记为发送边导通占空比D；

信号发送边的控制器采样信号发送边桥臂电压u₀，然后对信号发送边桥臂电压u₀经傅里叶级数展开得到信号发送边等效桥臂电压u，其表达式为：

其中，T为信号发送边开关管驱动信号的周期，ω为角频率，k为谐波次数，t为无线充电系统运行时间，V为信号发送边直流电源的幅值；

将信号发送边等效桥臂电压u的3次谐波分量的幅值记为3次谐波幅值|U|，其计算式为：

其中，ω₁为基波角频率，ω₁＝2πf₁；

步骤3.2，以发送边导通占空比D为自变量计算3次谐波幅值|U|，并将3次谐波幅值|U|为0时对应的发送边导通占空比D记为第一导通占空比D₁，将3次谐波幅值|U|为最大值时对应的发送边导通占空比D记为第二导通占空比D₂；

所述信号调制的编码规则为：当无线充电系统传输的数字信号为“1”时，将信号发送边任意一个开关管驱动信号的导通占空比改变为第一导通占空比D₁，当无线充电系统传输的数字信号为“0”时，将信号发送边任意一个开关管驱动信号的导通占空比改变为第二导通占空比D₂；

步骤3.3，进行以下设定：

(1)当原边侧向副边侧发送基带信号

将原边侧中被改变驱动信号导通占空比的开关管记为开关管S_1n，根据信号调制的编码逻辑，改变开关管S_1n和其互补开关管的驱动信号，其他开关管的驱动信号保持不变；

副边侧控制器发出四个频率为f₁、波形两两互补、占空比为50％的方波，并分别作为开关管S₂₁、开关管S₂₂、开关管S₂₃和开关管S₂₄的驱动信号，此时驱动信号G₂₁与驱动信号G₂₂互补，驱动信号G₂₃与驱动信号G₂₄互补，副边侧内移相角d₂为0。

(2)当副边侧向原边侧发送基带信号

将副边侧中被改变驱动信号导通占空比的开关管记为开关管S_2n，根据信号调制的编码规则，改变开关管S_2n和其互补开关管的驱动信号，其他开关管的驱动信号保持不变；

原边侧控制器发出四个频率为f₁、波形两两互补、占空比为50％的方波，并分别作为开关管S₁₁、开关管S₁₂、开关管S₁₃和开关管S₁₄的驱动信号，此时驱动信号G₁₁与驱动信号G₁₂互补，驱动信号G₁₃与驱动信号G₁₄互补，原边侧内移相角d₁为0。

在本实施例中，基带信号从原边侧传输到副边侧，原边侧H桥电路中被改变驱动信号导通占空比的开关管为S₁₁，ω₁＝534.07×10³rad/s，T＝11.765μs，

步骤4，基带信号的确定

信号接收边的控制器采样信号接收边的耦合线圈电流i_r并对该信号接收边的耦合线圈电流i_r进行快速傅里叶变换后得到频率为f₃的信号载波在频域的幅值S_p，定义幅值参考值a，a＝1/2(F1+F2)，其中，F1为第一导通占空比D₁时的信号载波频域的幅值，F2为第二导通占空比D₂时的信号载波频域的幅值；

信号接收边的控制器按照下述规则判断并发送基带信号：

当S_P＜a时，判断发送的数字信号为“0”，输出低电平信号；

当S_P＞a时，判断发送的数字信号为“1”，输出高电平信号。

图3是本发明实施例中经过信号调制后的开关管驱动信号仿真波形图。如图3所示，本发明在传输数字信号为“1”时改变开关管S₁₁驱动信号的导通占空比为D₁，在传输数字信号为“0”时改变开关管S₁₁驱动信号的导通占空比为D₂，/>进行信号调制。

图4是本发明实施例中比较输出信号波形和基带信号波形对比图。如图4所示，比较输出信号波形为周期固定的方波信号，说明传输的数字信号成功被解调。比较输出信号波形与基带信号信号波形存在延迟时间t₁和延迟时间t₂，延迟时间主要受采样时间、快速傅里叶变换时间和比较解调时间的影响，且系统达到稳态时延迟时间为固定常量，可通过延迟补偿的方式消除延迟时间t₁和t₂的影响。

Claims (1)

1.一种基于变占空比的无线电力载波通信方法，该方法用于无线充电系统，所述无线充电系统包括原边侧直流电源E₁、副边侧直流电源E₂、双向无线充电模块和控制器；所述双向无线充电模块包括原边侧和副边侧，所述原边侧包括原边侧滤波电容C₁₀、原边侧谐振电容C_p、原边侧耦合线圈内阻R_p、原边侧H桥电路和原边侧耦合线圈，所述副边侧包括副边侧滤波电容C₂₀、副边侧谐振电容C_s、副边侧耦合线圈内阻R_s、副边侧H桥电路和副边侧耦合线圈；所述原边侧滤波电容C₁₀与原边侧直流电源E₁的正负母线并联，所述副边侧滤波电容C₂₀与副边侧直流电源E₂的正负母线并联；

所述原边侧H桥电路包括4个具有反向并联二极管的开关管，分别记为开关管S₁₁、开关管S₁₂、开关管S₁₃和开关管S₁₄，其中，开关管S₁₁的发射极和开关管S₁₂的集电极串联组成原边侧第一桥臂，且开关管S₁₁的发射极和开关管S₁₂的集电极的接点记为原边侧第一桥臂中点A，开关管S₁₃的发射极和开关管S₁₄的集电极串联组成原边侧第二桥臂，且开关管S₁₃的发射极和开关管S₁₄的集电极的接点记为原边侧第二桥臂中点B；所述原边侧第一桥臂、原边侧第二桥臂并联在原边侧直流电源E₁的正负直流母线之间；所述原边侧谐振电容C_p的一端接原边侧第一桥臂中点A，另一端接原边侧耦合线圈的输入端，原边侧耦合线圈的输出端串联原边侧耦合线圈内阻R_p后与原边侧第二桥臂中点B相接；

所述副边侧H桥电路包括4个具有反向并联二极管的开关管，分别记为开关管S₂₁、开关管S₂₂、开关管S₂₃和开关管S₂₄，其中，开关管S₂₁的发射极和开关管S₂₂的集电极串联组成副边侧第一桥臂，且开关管S₂₁的发射极和开关管S₂₂的集电极的接点记为副边侧第一桥臂中点C，开关管S₂₃的发射极和开关管S₂₄的集电极串联组成副边侧第二桥臂，且开关管S₂₃的发射极和开关管S₂₄的集电极的接点记为副边侧第二桥臂中点H；所述副边侧第一桥臂、副边侧第二桥臂并联在副边侧直流电源E₂的正负直流母线之间；所述副边侧谐振电容C_s的一端接副边侧第一桥臂中点C、另一端接副边侧耦合线圈的输入端，副边侧耦合线圈的输出端串联副边侧耦合线圈内阻R_s后与副边侧第二桥臂中点H相接；

副边侧耦合线圈通过互感M接收原边侧耦合线圈发射的电磁场，并转化为电能；

所述控制器包括原边侧控制器和副边侧控制器，原边侧控制器、副边侧控制器分别用于原边侧开关管驱动信号、副边侧开关管驱动信号的处理及发送；

将开关管S₁₁、开关管S₁₂、开关管S₁₃、开关管S₁₄的驱动信号分别记为驱动信号G₁₁、驱动信号G₁₂、驱动信号G₁₃、驱动信号G₁₄，并将驱动信号G₁₁和驱动信号G₁₄之间的相位差记为原边侧内移相角d₁；将开关管S₂₁、开关管S₂₂、开关管S₂₃、开关管S₂₄的驱动信号分别记为驱动信号G₂₁、驱动信号G₂₂、驱动信号G₂₃、驱动信号G₂₄，并将驱动信号G₂₁和驱动信号G₂₄之间的相位差记为副边侧内移相角d₂；

其特征在于，所述载波通信方法包括以下步骤：

步骤1，信号载波与基带信号的确定

将驱动信号的基波频率记为基波频率f₁，将频率为f₃的三次谐波记为信号载波f₃，f₃＝3f₁；

将无线充电系统需要传输的原始信号记为基带信号，所述基带信号为方波信号，基带信号的周期为T_z；

基带信号中的高低电平对应着需要传输的数字信号，当基带信号为高电平时，无线充电系统传输的数字信号为“1”，当基带信号为低电平时，无线充电系统传输的数字信号为“0”；

步骤2，信号发送边和信号接收边的确定

当原边侧向副边侧发送基带信号或者副边侧向原边侧发送基带信号时，将发送基带信号的一边称为信号发送边，将接收基带信号的一边称为信号接收边；

步骤3，信号调制设计

步骤3.1，令信号发送边的4个开关管驱动信号的占空比相同，并将该占空比记为发送边导通占空比D；

信号发送边的控制器采样信号发送边桥臂电压u₀，然后对信号发送边桥臂电压u₀经傅里叶级数展开得到信号发送边等效桥臂电压u，其表达式为：

其中，T为信号发送边开关管驱动信号的周期，ω为角频率，k为谐波次数，t为无线充电系统运行时间，V为信号发送边直流电源的幅值；

将信号发送边等效桥臂电压u的3次谐波分量的幅值记为3次谐波幅值|U|，其计算式为：

其中，ω₁为基波角频率，ω₁＝2πf₁；

步骤3.2，以发送边导通占空比D为自变量计算3次谐波幅值|U|，并将3次谐波幅值|U|为0时对应的发送边导通占空比D记为第一导通占空比D₁，将3次谐波幅值|U|为最大值时对应的发送边导通占空比D记为第二导通占空比D₂；

所述信号调制的编码规则为：当无线充电系统传输的数字信号为“1”时，将信号发送边任意一个开关管驱动信号的导通占空比改变为第一导通占空比D₁，当无线充电系统传输的数字信号为“0”时，将信号发送边任意一个开关管驱动信号的导通占空比改变为第二导通占空比D₂；

步骤3.3，进行以下设定：

(1)当原边侧向副边侧发送基带信号

将原边侧中被改变驱动信号导通占空比的开关管记为开关管S_1n，根据信号调制的编码逻辑，改变开关管S_1n和其互补开关管的驱动信号，其他开关管的驱动信号保持不变；

副边侧控制器发出四个频率为f₁、波形两两互补、占空比为50％的方波，并分别作为开关管S₂₁、开关管S₂₂、开关管S₂₃和开关管S₂₄的驱动信号，此时驱动信号G₂₁与驱动信号G₂₂互补，驱动信号G₂₃与驱动信号G₂₄互补，副边侧内移相角d₂为0；

(2)当副边侧向原边侧发送基带信号

将副边侧中被改变驱动信号导通占空比的开关管记为开关管S_2n，根据信号调制的编码规则，改变开关管S_2n和其互补开关管的驱动信号，其他开关管的驱动信号保持不变；

原边侧控制器发出四个频率为f₁、波形两两互补、占空比为50％的方波，并分别作为开关管S₁₁、开关管S₁₂、开关管S₁₃和开关管S₁₄的驱动信号，此时驱动信号G₁₁与驱动信号G₁₂互补，驱动信号G₁₃与驱动信号G₁₄互补，原边侧内移相角d₁为0；

步骤4，基带信号的确定

信号接收边的控制器采样信号接收边的耦合线圈电流i_r并对该信号接收边的耦合线圈电流i_r进行快速傅里叶变换后得到频率为f₃的信号载波在频域的幅值S_p，定义幅值参考值a，a＝1/2(F1+F2)，其中，F1为第一导通占空比D₁时的信号载波频域的幅值，F2为第二导通占空比D₂时的信号载波频域的幅值；

信号接收边的控制器按照下述规则判断并发送基带信号：

当S_P＜a时，判断发送的数字信号为“0”，输出低电平信号；

当S_P＞a时，判断发送的数字信号为“1”，输出高电平信号。