[發(fā)明專利]一種無接觸旋轉(zhuǎn)供電系統(tǒng)及其控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710494841.6
• 申請日: 2017-06-26
• 公開（公告）號: CN107240962B
• 公開（公告）日: 2020-06-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 蔡華;季金虎;胡永峰
• 申請（專利權(quán)）人: 北京機械設(shè)備研究所
• 主分類號: H02J50/10
• 分類號: H02J50/10
• 代理公司: 北京天達知識產(chǎn)權(quán)代理事務所(普通合伙) 11386
• 代理人: 龐許倩;馬東偉

本發(fā)明涉及一種無接觸旋轉(zhuǎn)供電系統(tǒng)及其控制方法，屬于供電系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，解決現(xiàn)有的旋轉(zhuǎn)供電系統(tǒng)使用壽命短、可靠性差、環(huán)境適應能力差的問題。其包括直流源、逆變器、原邊線圈、副邊線圈、整流器、變換器、原邊數(shù)據(jù)采集器、原邊控制器和副邊數(shù)據(jù)采集器；直流源、逆變器和原邊線圈依次連接，副邊線圈、整流器、變換器依次連接；原邊數(shù)據(jù)采集器采集原邊線圈電流，副邊數(shù)據(jù)采集器采集整流器的輸出電壓；原邊控制器對整流器的輸出電壓和預先設(shè)定的副邊參考輸出電壓進行比較和比例積分微分控制，從而調(diào)節(jié)整流器的輸出電壓。上述無接觸旋轉(zhuǎn)供電系統(tǒng)可在旋轉(zhuǎn)或靜止情況下為負載提供安全、可靠、靈活的供電。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種供電系統(tǒng)，尤其涉及一種無接觸旋轉(zhuǎn)供電系統(tǒng)及其控制方法。

背景技術(shù)

旋轉(zhuǎn)電子設(shè)備(例如，機器人關(guān)節(jié)、轉(zhuǎn)塔平臺、鉆井平臺、電機勵磁等)中，固定部件向旋轉(zhuǎn)部件的電能傳輸通常需要采用旋轉(zhuǎn)供電系統(tǒng)。

現(xiàn)有技術(shù)中，旋轉(zhuǎn)供電系統(tǒng)主要采用滑環(huán)電刷方式和電纜直連方式，這兩種方式均屬于接觸式供電。

其中，滑環(huán)電刷方式的旋轉(zhuǎn)供電系統(tǒng)存在滑環(huán)和電刷接觸磨損、接觸電阻變大、受轉(zhuǎn)速影響大、存在粉塵污染等問題，導致旋轉(zhuǎn)供電系統(tǒng)的使用壽命和可靠性下降，環(huán)境適應能力差。

另外，在易燃易爆、水下等一些特殊環(huán)境(例如礦井、油田鉆采等)，是無法使用滑環(huán)電刷方式的旋轉(zhuǎn)供電系統(tǒng)的。這是因為，在易燃易爆的環(huán)境中，滑環(huán)電刷方式的旋轉(zhuǎn)供電系統(tǒng)在供電過程中滑環(huán)與電刷之間會由于摩擦而產(chǎn)生電火花，存在爆炸或起火的危險；而在水下的環(huán)境中，滑環(huán)電刷方式的旋轉(zhuǎn)供電系統(tǒng)存在漏電的危險。

對于電纜直連方式的旋轉(zhuǎn)供電系統(tǒng)，電纜會限制轉(zhuǎn)動角度的范圍，無法連續(xù)轉(zhuǎn)動。同時，電纜在長時間的供電過程中需要反復彎曲，容易造成疲勞損傷，從而降低了旋轉(zhuǎn)供電系統(tǒng)的使用壽命，環(huán)境適應能力差。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于上述的分析，本發(fā)明旨在提供一種無接觸旋轉(zhuǎn)供電系統(tǒng)及其控制方法，解決了現(xiàn)有技術(shù)中接觸式旋轉(zhuǎn)供電系統(tǒng)使用壽命短、可靠性差、環(huán)境適應能力差的問題。

本發(fā)明的目的主要是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：

第一方面，本發(fā)明提供了一種無接觸旋轉(zhuǎn)供電系統(tǒng)，包括直流源、逆變器、原邊線圈、副邊線圈、整流器、變換器、原邊數(shù)據(jù)采集器、原邊控制器和副邊數(shù)據(jù)采集器；直流源的輸出端與逆變器的輸入端連接，逆變器的輸出端與原邊線圈的輸入端連接，整流器的輸出端與整流器的輸入端連接，整流器的輸出端與變換器連接；原邊控制器的數(shù)據(jù)采集控制指令分別傳送至原邊數(shù)據(jù)采集器和副邊數(shù)據(jù)采集器，原邊數(shù)據(jù)采集器采集原邊線圈的電流，并反饋給原邊控制器，副邊數(shù)據(jù)采集器采集整流器的輸出電壓，并反饋給原邊控制器；原邊控制器對整流器的輸出電壓和預先設(shè)定的整流器的參考輸出電壓進行比較以及比例積分微分控制，得到原邊線圈的參考電流，原邊控制器對原邊線圈的電流和原邊線圈的參考電流進行比較以及比例積分微分控制，得到逆變器的輸出頻率、逆變器的脈沖占空比或原邊線圈的輸出電壓；原邊控制器控制逆變器的輸出頻率、逆變器的脈沖占空比或原邊線圈的輸出電壓，從而調(diào)節(jié)整流器的輸出電壓；使用時，變換器與負載連接。

進一步地，原邊控制器的數(shù)據(jù)采集控制指令依次通過原邊通信模塊和副邊通信模塊傳送至副邊數(shù)據(jù)采集器，副邊數(shù)據(jù)采集器采集的整流器的輸出電壓依次通過副邊通信模塊和原邊通信模塊反饋給原邊控制器。

進一步地，逆變器為單相全橋或者單相半橋拓撲。

進一步地，變換器為單路輸出或多路輸出。

進一步地，原邊線圈為導線纏繞構(gòu)成單匝或多匝線圈；副邊線圈為導線纏繞構(gòu)成單匝或多匝線圈。

進一步地，原邊線圈和副邊線圈均為平面環(huán)形，原邊線圈位于副邊線圈的上方或下方；或者，原邊線圈和副邊線圈均為柱狀環(huán)形，原邊線圈位于副邊線圈的環(huán)形區(qū)域內(nèi)。