[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

技術領域

本發明涉及一種基于無線輸電的礦用電機車充電裝置及方法。

背景技術

礦用蓄電池電機車是煤礦井下，水平巷道上，長距離運輸的一種重要的運輸工具。它在礦井中的煤炭運輸及其輔助運輸中占著重要的地位。它的優點是成本較低，運輸的能力較大，操作較方便，有非工作儲備系統等優點。

煤礦井下的架線電機車一直是較有爭議設備，架線式的電機車是借受電弓從電路上取得電能的。當電機車運行時，受電弓沿著架空線滑動，依靠受電弓接觸架空線來獲取電能，在接觸部分，滑動過程中容易產生電火花，直接暴露的電火花是很容易有事故隱患的。

礦用蓄電池電機車的充電方式主要是以有線方式來充電，由于煤礦下電氣設備主要是隔爆型電氣設備，所以在礦井下電氣設備之間的連接線是比較薄弱的環節，再加上這種“有線”的傳輸方式的接口處頻繁插拔、安裝容易造成摩擦、損壞，電能傳輸中很容易產生火花，進而會影響到安全指標。

無線輸電技術產生比較早，但其發展比較緩慢。在2007年6月，美國麻省理工學院宣布利用電磁共振技術成功的通過無線手段，點亮了一個離電源約2m遠的60W燈泡。其開辟了一種全新的無線傳輸方式，磁耦合共振傳輸方式，這種傳輸方式可以達到較長的傳輸距離，傳輸效率也相當可觀。

發明內容

為了克服礦用蓄電池電機車在充電時充電線路的來回插拔、安裝帶來的不便捷以及傳輸線路存在的安全問題，本發明提出了一種方便快捷，安全系數高的為礦用蓄電池電機車供電的裝置，該裝置能夠在煤礦井下這種環境惡劣情況下，對礦用蓄電池電機車進行無線供電，能夠在短時間內快速、高效的為礦用電機車安全的供配電，有效的避免了在煤礦下，因為摩擦、接觸火花而引起事故，為煤礦井下提供更加便捷的電機車使用。

為實現上述目的，本發明的方案是：一種基于無線輸電的礦用電機車充電裝置及方法，包括位于煤礦井下底板下部的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，其中所述的電能無線傳輸設備和電能無線接收設備是通過無線方式連接的，所述的電能無線傳輸設備包括第一電能調節模塊(1)、無線輸電模塊(2)、數據分析模塊(8)和優化配置模塊(9)，所述的電能無線接收設備包括無線接收模塊(3)、第二電能調節模塊(4)、匹配模塊(5)、蓄電池(6)和數據反饋模塊(7)。

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50Hz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，為無線輸電模塊提供能量。

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交變磁場，再經過發射天線與接收天線的磁耦合共振通道傳輸能量；所述發射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。

所述無線接收模塊包括接收天線、接收天線控制模塊；所述無線接收天線用于接收無線輸電模塊通過磁耦合共振通道發射過來磁能，所述無線接收天線中設置有單匝線圈用于將接收到的磁能通過電磁感應變成交流電能，所述無線接收天線用于發射數據反饋模塊反饋的數據傳輸至發射天線；所述接收天線控制模塊和發射天線控制模塊功能相同。

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，傳輸到所述匹配模塊進行匹配。

所述匹配模塊包括負載匹配模塊和自動調節裝置；匹配模塊選擇“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后更好的存儲到礦用電機車的蓄電池中，使蓄電池達到最理想的能量吸收。

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，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，分析對比后的信息傳輸到所述的優化配置模塊。