[發明專利]一種基于自匹配的輸電線巡檢機器人無線充電系統

在審

• 申請號: 201711038523.5
• 申請日: 2017-10-31
• 公開（公告）號: CN107742908A
• 公開（公告）日: 2018-02-27
• 發明（設計）人: 丁偉
• 申請（專利權）人: 成都意町工業產品設計有限公司
• 主分類號: H02J7/00
• 分類號: H02J7/00;H02J50/12;B25J19/00
• 代理公司: 成都九鼎天元知識產權代理有限公司51214
• 代理人: 卿誠

技術領域

本發明涉及輸電線設備，尤其是一種基于自匹配的輸電線巡檢機器人無線充電系統。

背景技術

傳統的輸電線路巡檢方法主要以人工巡線為主，其巡線效率低，勞動強度大，工人經常野外工作，工作環境惡劣，并且跨越高山，密林，大河的輸電線路檔段 的巡檢難度更大。采用直升機巡檢效率較高，但是其經濟效益差，并且容易忽略 輸電線路的細微損壞。巡線機器人是一種用于巡檢高壓輸電線路的特種機器人，可用于代替人工巡檢，其巡檢效率高，成像效果好，是機器人技術與輸電線路巡 檢技術發展相結合的必然趨勢。

巡線機器人的行走，越障(通過直流電機和相關電路)以及檢測(通過可見 光攝像頭，紅外成像儀等)都需要機器人自帶的蓄電池進行供電。巡線機器人續航能力是機器人的關鍵技術指標，其直接決定巡線機器人的巡線里程及工作時間。 如果巡線機器人續航能力較低，則需要人工頻繁上塔更換電池，給自動巡線帶來極大不便。

巡線機器人重量以及體積的控制使其電池容量不能無限制擴大。因此，在現有電池容量最大化的前提下尋找出在線充能及節能的有效途徑是提升巡線機器 人續航能力的主要手段。

現有的巡檢機器人的充電方式存在一些缺陷：

1、采用太陽能電池板，但太陽能電池板在長期工作一段時間后，就需要維護或更換，這在重要的輸電線路上就需要停電，所以此種方法不可靠；

2、通過光纖進行激光供電，存在供電量小的缺點，且由于激光發射器、光纖、 光電轉換器易老化，極易影響供電質量；

3、利用高壓輸電線的電流進行感應取電，即利用電流互感器從高壓輸電線進行感應取電。由于電流互感器一次側電流變化很大，從數安培到數千安培變化，因此，在應用電流互感器實現電源時，需要考慮到線路的過電流、短路電流等非正常因素，還必須保證電流互感器二次側電流穩定可靠。由于地線磁場信號相對導線較弱，故此種方法不適用于地線巡線機器人。

發明內容

本發明的發明目的在于：針對上述存在的問題，提供一種基于自匹配的輸電線巡檢機器人無線充電系統，利用無人機對巡檢機器人進行充電，并且通過無線的方式進行充電，可以在巡檢機器人行進中邊充電邊作業，能夠解決巡檢機器人由于體積限制造成攜帶電池電量不足的問題，同時充電過程不影響巡檢機器人，方便快捷。

本發明采用的技術方案如下：

本發明一種基于自匹配的輸電線巡檢機器人無線充電系統，包括設置于無人機上的無線充電發射裝置和巡檢機器人上的無線充電接收裝置；所述無線充電發射裝置，用于進行無線充電發射；所述無線充電接收裝置，用于進行無線充電接收；所述無線充電發射裝置包括發射線圈和功率變換器B；所述功率變換器B和發射線圈之間設置有自匹配系統。

以上結構，無人機上的發射端與巡檢機器人接收端之間進行充電，無人機攜帶充電裝置到達輸電線附近，對巡檢機器人進行充電，解決巡檢機器人電量不足的問題，同時利用了無人機的升降方便的特點，應用于輸電線巡檢的野外特殊環境中，與現有的充電方式相比，靈活性更強，使用更方便。

進一步，所述無線充電接收裝置包括接收線圈和功率變換器A；所述功率變換器A，用于將高頻交流電壓進行轉化調節。

進一步，所述功率變換器A包括AC-DC整流電路和DC-DC調壓電路；所述AC-DC整流電路包括D1和D2并聯，D1串接D3，D2串接D4，D3和D4之間連接電容C1，電容C1兩端為輸出。

進一步，所述DC-DC調壓電路采用BUCK降壓型調壓電路，包括MOS管S3分別與二極管D5和電感L連接，D5、電感L和電容C2組成回路，電容C2兩端為輸出。

以上結構，由于接收線圈拾取的是交流電壓，而巡檢機器人工作需要一定的直流電壓，接收電流需要進行整流和調壓，AC-DC整流電路為不可控全橋整流電路，其中二極管采用的是肖特二極管，能夠保證整流電路在高頻下的正常工作；BUCK降壓型調壓電路的開關管采用MOS管，工作時通過電壓比較電路對輸出電壓進行采樣，控制芯片FPGA根據采樣通過PWM控制對MOS管的占空比進行調節，從而保持輸出電壓的穩定。

進一步，所述自匹配系統包括定向耦合模塊、功率衰減模塊、均方根檢波模塊、控制電路模塊以及可控制的匹配電路模塊；所述定向耦合模塊，用于從傳輸的功率信號里提取出一個反射功率信號和前進功率信號；所述功率衰減模塊，用于對采樣的信號進行衰減；所述均方根檢波模塊，用于把交流輸入信號轉換成直流信號輸出；所述控制電路模塊，用于進行運算比較、狀態判斷和輸出直流電壓信號；所述匹配電路模塊為自匹配電路。