为解决在一些非接触电能传输过程中，信号只能单向传输或半双工传输，不能实现信号控制和反馈实时交互的问题，针对感应耦合电能传输（ICPT）系统中的信号全双工传输问题，提出一种通过选通开关改变输入电压幅值进行信号正向传输，调节副边补偿电容进行信号反向传输的方法。分析了输入电压幅值变化对副边电流以及副边补偿电容改变对原边电流的影响，并采用Simulink、Simplorer和Maxwell联合仿真得到输入电压与副边补偿电容同时变化时原副边电流包络信息，仿真结果验证了信号全双工传输的可行性。
【感应耦合电能传输系统】是指通过电磁感应的方式实现电能从一个设备到另一个设备的无线传输。这种技术在不直接接触的情况下可以传递电能，克服了传统电线传输的安全隐患和物理限制。感应耦合电能传输系统常应用于特殊环境，如石油钻井和医疗设备，这些场景下需要同时实现电能传输和信号的实时交互。
在传统的感应耦合电能传输系统中，信号传输通常局限于单向或半双工模式，这限制了系统的通信能力。例如，原边（发射端）可能需要向副边（接收端）发送控制指令，而副边也需要将监测到的数据反馈给原边。现有的方法，如增设信号耦合线圈，增加了设计复杂性，可能导致相互干扰，或者仅支持单向信号传输。
本文提出的解决方案是利用选通开关和副边补偿电容来实现信号的全双工传输。具体来说，通过改变输入电压幅值，选通开关可以控制信号正向传输，而调节副边的补偿电容则可以实现信号反向传输。这样不仅提高了传输速率，还确保了双向通信的同步。
系统结构包括初级回路和次级回路。初级回路将直流电压转换为高频交流电压，通过变换器产生的交变磁场在副边感应出电动势。次级回路则通过补偿和整流滤波为负载供电。在SP型补偿电路中，原副边的阻抗变化会影响电流的幅值，从而可以作为信号调制的基础。
原边调制部分采用boost升压电路和选通开关S1、S2，根据不同的数字信号（“0”或“1”）选择不同的电压源。副边调制部分则通过开关S3和调制电容C9来改变反射阻抗，进而影响原边电流。通过检测原副边电流的幅值包络变化，可以解调出传输的数字信号。
为了减少漏磁并提高传输效率，采用了桶形变压器作为松耦合变压器，其磁芯采用PC40材料，内外磁桶分别对应原边和副边线圈。桶形结构有助于减小空气间隙，提升系统性能。
为了验证全双工传输的可行性，进行了Simulink、Simplorer和Maxwell的联合仿真。Simulink用于产生信号，Simplorer模拟电力系统，而Maxwell则用来分析磁路性能。通过仿真，得到了输入电压与副边补偿电容同时变化时原副边电流的包络信息，证明了全双工信号传输的概念。
这项研究解决了感应耦合电能传输系统中的信号全双工传输问题，提出了一种创新的调制和解调方法，有望提高系统在实时通信和反馈控制方面的效率。这种技术对于提升无线电力传输系统的应用范围和性能具有重要意义。
