非接触电能传输是面向电能传输领域的一项具有重大创新意义的高新科技,已成为现代电能传输领域的一大热点。它摆脱了传统方式下必须通过导线连接的束缚,扩展了电气设备的活动范围,同时避免了因线路老化和接触电火花引发的安全问题。然而,仅仅实现电能的非接触传输已经无法满足当下信息化时代的要求,在大多数应用场合下,往往需要电能与信号的混合传输,如石油钻井、植入式医疗设备、机器人的旋转关节等,为用电设备提供电能的同时,完成信号的反馈与控制。本文主要针对电能传输过程中实现信号全双工传输的问题,研究设计了非接触电能与信号混合传输系统。本文主要研究内容如下:1、非接触电能传输系统中实现信号全双工传输的方案设计与原理推导。基于非接触感应耦合电能传输系统结构上,提出一种通过选通开关快速改变输入电压幅值进行信号正向传输,调节副边补偿电容从而改变系统谐振电压幅值进行信号反向传输,实现电能传输过程中信号全双工传输的调幅调制方案。文中介绍了系统的4种基本补偿结构,分析了初级串联次级并联的SP型补偿结构的特点,对系统回路建立互感模型,列写回路方程,进行阻抗分析,详细讨论了此方案实现信号全双工传输的原理。2、联合仿真系统的搭建。采用有限元仿真软件Maxwell对磁桶型松耦合变压器模型进行建模和仿真,并提出一种改进型磁桶变压器设计方法,减少了漏磁,耦合系数由原来的0.507提高为0.572。利用Simplorer搭建传输方案的系统级仿真电路,并将Maxwell中变压器模型导入,利用Simulink对仿真电路进行控制,从而实现三者的联合仿真。对仿真结果进行分析,验证传输方案的可行性。3、系统硬件电路设计及控制器设置。根据所提出非接触感应耦合系统中信号全双工传输的构架分别对调制电源、调制信号驱动电路、全桥驱动电路、供电电源电路、信号解调电路进行器件选型和原理图设计,并绘制电路板,对电路参数进行调试。控制器模块选用STM32,在Keil MDK开发环境下调试,用来驱动全桥电路和信号调制电路。搭建系统电路平台,测量相关实验波形,完成实验结果的验证,与理论分析和仿真结果具有很好的一致性。实现了电能传输过程中信号的全双工传输,信号传输速率为400bps时误码率可达万分之二以下。