icpt系统高速信号传输技术分析与实现-analysis and implementation of high-speed signal transmission technology in icpt system.docx

scheme have been confirmed in this paper by the comparison and analysis. Finally, it builds up the hardware experimental platform, by the analysis and comparison of experimental waveform diagram and simulation waveform, which verifies the practical feasibility of the program.Keywords: ICPT, Signal transmission, Modulation and demodulation目录中文摘要I英文摘要 II1 绪论 11.1 引言 11.2 国内外研究现状 21.2.1 国外研究现状 21.2.2 国内研究现状 51.3 课题研究目的、意义及主要内容 61.3.1 研究目的 61.3.2 研究意义 61.3.3 主要研究内容 61.4 本章小结 72 ICPT 系统信号传输原理概述82.1 非接触信号与电能传输技术概述 82.2 系统概述 92.3 系统基本结构与典型电路 102.4 主电路参数分析 112.5 本章小结 143 ICPT 系统信号传输方法研究153.1 系统概述 153.1.1 系统结构及原理 173.1.2 信道阻抗的拉氏变换分析 183.1.3 信道频域响应特性分析 203.2 信道 MATLAB 仿真分析233.3 本章小结 254 基于能量载波的信号调制解调技术研究 264.1 数字信号调制解调技术 264.1.1 二进制振幅键控法（2ASK）264.1.2 二进制频移键控法（2FSK）304.1.3 二进制相移键控法（2PSK）324.1.4 调制解调方式的选择 354.1.5 调制解调方式的实现方法 364.2 已调信号加载电路设计 374.2.1 E 类功率放大器概述 374.2.2 信号加载电路设计 384.2.3 信号加载电路的 Matlab 仿真 394.3 MOSFET 驱动电路设计 414.4 信号功放电路和信号隔离电路设计 424.5 高通滤波电路设计 434.6 电压比较电路设计 444.7 系统 MATLAB 联合仿真444.8 本章小结 465 系统实验分析 475.1 系统实验波形分析 475.1.1 信号加载电路实验波形分析 475.1.2 调制解调方式的实验波形分析 485.1.3 主电路工作情况实验波形分析 495.2 电能与信号效率分析 505.2.1 主电路电能传输效率分析 505.2.2 信号传输效率分析 515.3 本章小结 526 结论与展望 53致谢 54参考文献 55附录 58A. 攻读硕士学位期间发表的论文58B. 攻读硕士学位期间参与的项目及获奖情况581 绪论1.1 引言随着社会的不断发展以及现代工业文明的不断进步，电气化生产和电气化运 输已经逐渐成为主流，当今越来越多的电气设备迅速通入到千家万户，并且已经 传播到社会的几乎每一个角落。作为传统的供电模式——导体直接接触供电，因 其弊端已经逐渐不能满足生产和生活的要求，尤其在一些特殊的应用领域，例如 潮湿、水下或者易燃易爆的矿井环境中，导体直接接触供电存在着接触不良、导 体磨损、灵活性低以及容易产生接触火花等问题，这些问题带来了相当大的安全 隐患。所以，采用新型的电能传输技术，使其克服传统供电技术的缺陷，已成为 人们的迫切需求。作为一种新型的供电模式，感应耦合电能传输技术（Inductively Coupled Power Transfer），简称为 ICPT[1,2]技术已经让电能通过非电气直接接触的方式进行传输成 为现实。该技术基于电磁感应耦合原理，以初级回路线圈和次级回路线圈之间的 耦合磁场为传输介质，将电能从静止的电源系统向一个或多个可移动用电设备进 行非电气直接接触的电能传输[3]。ICPT 技术主要具有以下特点[4]：① 环境亲和性高：该技术安全灵活，能量线圈之间的耦合磁场不会向远处扩散，所以不会对周围的环境产生不良影响。另外该技术不存在排放有害气体以及 碳积等的问题。② 环境适应性强：感应耦合电能传输系统可以在比较恶劣的条件下正常工 作，并且基本不会受到潮湿、腐蚀等因素的影响。③ 灵活性高：由于能量线圈之间采用的是非电气直接接触的大气隙松耦合形 式，所以次级回路可以自由地移动，灵活性高。④ 维护成本低。ICPT 技术可以使供电电源在非电气直接接触的前提下通过较大的气隙向用电