和传统电缆供电方式相比,无线电能传输(Wireless Power Transfer,WPT)技术以其能够有效避免设备取电时存在的接头磨损、插拔电火花等安全隐患的特点,自问世以来迅速引起了广泛关注。目前感应耦合式电能传输(Inductively Coupled Power Transfer,ICPT)技术是WPT技术中理论成熟且应用广泛的一种技术,具有安全可靠、灵活便捷和传输功率范围宽的特点,在诸如电动汽车、家用电器和无线传感网络等领域中都已经有了成功的应用。大部分应用中往往要求系统原边和副边之间能够实现信息交互:如,向副边发送控制信息、监测电池负载状态和输出电压的反馈控制等,这些都需要在原副边之间建立一套良好的通信机制来完成信息的传递,同时还不能影响电能的传输。根据这种需求,本文提出了一种基于谐波通信的无线电能与信号同步传输技术,利用系统中基波分量传输电能、谐波分量传输信号,通过电路设计使基波和谐波分量在原边完成耦合传输,副边接收后再进行解耦,并通过对电能传输和信号传输间的串扰分析指导了系统关键参数的设计,实现了电能和信号间互不干扰情况下的传输。针对本文提出的技术,首先,根据实际应用中对电能信号同步传输的要求,对目前ICPT系统中常见的电能信号同步传输技术类型进行了归纳分析,详细介绍了各类技术的基本原理和优缺点,并针对当前研究现状中的不足之处,提出了一种基于谐波载波的电能信号同步传输技术。然后,将频率调制和相位调制两种方法分别应用于本文提出的电能信号同步传输技术,建立了系统电能、信号传输模型和功效模型,以检测线圈自感和工作频率为自变量分析了电能和信号传输间的串扰,并根据分析结果设置了系统参数;针对相位调制系统,重点介绍了移相全桥逆变器半周期工作模态,详细分析了移相角对系统各参数的影响,同样通过对电能通道和信号通道的串扰分析,确定了移相角切换区间。最后,从仿真和实验两个角度对两种调制方法下所提方案的理论正确性和实际可行性进行了验证:对于频率调制,实验结果显示输出功率50W,输出电压略受信号传输的影响,信号稳定传输波特率为5k Bd;对于相位调制,输出功率45W,输出电压保持稳定且信号传输最大波特率可达7k Bd。最后,两组实验中均表明在一定范围内信号传输性能不受线圈间距影响。该论文有图67幅,表7个,参考文献77篇。