[發明專利]一種基于無線輸電的礦用電機車充電裝置及方法

在審

• 申請號: 201410353205.8
• 申請日: 2014-07-24
• 公開（公告）號: CN104104139A
• 公開（公告）日: 2014-10-15
• 發明（設計）人: 孫繼平;林鵬;林帥
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學(北京)
• 主分類號: H02J7/02
• 分類號: H02J7/02;H02J17/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種基于無線輸電的礦用電機車充電裝置及方法，其特征在于：包括位于煤礦井下底板下部時電能無線傳輸設備和位于煤礦井下底板上部的電能無線接收設備，所述的電能無線傳輸設備和電能無線接收設備無線連接，所述的電能無線傳輸設備包括第一電能調節模塊、無線輸電模塊、數據分析模塊和優化配置模塊，所述的電能無線接收設備包括無線接收模塊、第二電能調節模塊、匹配模塊、蓄電池和數據反饋模塊；

所述第一電能調節模塊用于接收電網傳輸的低頻交流電，并將電網中的低頻50Hz的交流電能經過整流、逆變成為高頻交流電能，并發送給無線輸電模塊；

所述的無線輸電模塊包括發射天線和發射天線控制模塊，所述無線接收模塊包括接收天線和接收天線控制模塊，所述的發射天線控制模塊用于接收第一電能調節模塊發送的高頻交流電，并通過發射天線內設置的單匝線圈產生交變磁場，以及發射天線和接收天線的共振耦合行成的磁通道，將磁能通過無線的磁通道傳輸至接收天線，接收天線將接收的磁能通過其內部設置的單匝線圈轉換為交流電，再經過接收天線控制模塊分時的發送給第二電能調節模塊；

所述第二電能調節模塊用于接收無線接收天線控制模塊發送的交流電，并轉化為穩定的直流電，傳輸到所述匹配模塊進行匹配；

所述匹配模塊用于將第二電能調節模塊發送的直流電與蓄電池匹配，并傳輸到蓄電池中進行存儲，使蓄電池達到最理想的能量吸收；

所述數據反饋模塊用于采集第二電能調節模塊對電能調節后輸出的功率數據，并將所述的功率數據信息加載到無線接收模塊，通過無線接收模塊將信息以無線形式反向傳送到無線輸電模塊；

所述數據分析模塊用于將無線輸電模塊接收到的功率數據進行分析處理，并傳輸到所述的優化配置模塊；

所述優化配置模塊用于將數據分析模塊分析處理后的信息進行轉化，控制和調節無線輸電模塊和無線接收模塊的相對位置，提高電能的傳輸效率。

2.根據權利要求1所述的一種基于無線輸電的礦用電機車充電裝置及方法，其特征在于，所述第一電能調節模塊包括第一整流濾波單元、高頻逆變單元和功率放大單元，第一整流濾波單元用于將電網中低頻交流電轉化成直流電傳輸至高頻逆變單元，高頻逆變單元將直流電變為高頻的交流電再輸送到功率放大單元將功率放大，提供無線輸電模塊的能量供應。

3.根據權利要求1所述的一種基于無線輸電的礦用電機車充電裝置及方法，其特征在于，所述無線輸電模塊包括發射天線、發射天線控制模塊；所述發射天線中設置有單匝線圈，用于將高頻交流電通過磁效應產生磁場，再經過發射天線與接收天線的磁共振通道傳輸能量；所述天線控制模塊包括天線時分器、中央處理器、存儲器；天線時分器用于時分的控制正向電能傳輸和反向信息傳輸；中央處理器用于在不需要信息傳輸時，智能的控制時分器關閉與否；存儲器用于存儲無線反饋回的數據的，防止丟失。

4.根據權利要求1所述的一種基于無線輸電的礦用電機車充電裝置及方法，其特征在于，所述無線接收模塊包括接收天線、接收天線控制模塊，所述無線接收模塊用于接收無線輸電模塊發射的能量和發射數據反饋模塊反饋的數據。

5.根據權利要求1所述的一種基于無線輸電的礦用電機車充電裝置及方法，其特征在于，所述第二電能調節模塊包括第二整流濾波單元，主要是用于將交流電轉化為適合存儲的直流電。

6.根據權利要求1所述的一種基于無線輸電的礦用電機車充電裝置及方法，其特征在于，所述匹配模塊包括負載匹配裝置和自動調節裝置；負載匹配裝置選擇“T”型匹配網絡，通過自動調節裝置調節相應參數使得電能通過匹配更好的存儲于礦用電機車的蓄電池中。

7.根據權利要求1所述的一種基于無線輸電的礦用電機車充電裝置及方法，其特征在于，所述數據反饋模塊包括數據采集模塊、數據處理模塊；所述數據采集模塊用于采集第二電能調節模塊輸出的功率信息，所述數據處理器用于將采集到的功率信息轉化成適合無線傳輸的形式，加載到無線接收模塊上，進行無線數據的傳輸。

8.根據權利要求1所述的一種基于無線輸電的礦用電機車充電裝置及方法，其特征在于，所述數據分析模塊包括數據的解調模塊、數據對比模塊；所述數據解調模塊用于將無線接收到的數據進行解調，得到適合讀取的數據，所述數據對比模塊用于將解調后的數據進行分析對比后得出需要優化、調節的信息。

9.根據權利要求1所述的一種基于無線輸電的礦用電機車充電裝置及方法，其特征在于，所述優化配置模塊包括控制電機模塊、電機和防爆保護模塊，所述優化配置模塊用于將需要優化、調節的信息傳入控制電機模塊中控制電機的旋轉，由于電機是和無線輸電模塊固定著的，所以調節電機旋轉就相當于調節無線輸電模塊相對煤礦井下底板的距離，防爆模塊主要是在煤礦井下特殊環境中起保護作用；

礦用蓄電池電機車充電裝置采用磁耦合共振方式充電，由電網向礦用蓄電池電機車進行無線供電，在礦用蓄電池電機車中數據采集模塊采集到的數據經過編碼、調制后，加載到無線接收裝置，進行與電能無線傳輸相反方向的數據無線傳輸。時分器控制天線能夠分時的進行收發能量與數據，由同一個天線系統但方向互相相反的進行能量和數據的無線傳輸，包括第一電能調節模塊、無線輸電模塊、無線接收模塊、第二電能調節模塊、匹配模塊、蓄電池和數據反饋模塊、數據分析模塊、優化配置模塊；

礦用蓄電池電機車優化配置裝置分為兩部分優化，一部分是在與電機車發生耦合諧振時所需要調整的距離優化，另一部分是在距離確定后，負載的匹配優化。