[發(fā)明專利]一種應(yīng)用于變電站巡檢機(jī)器人的無線充電系統(tǒng)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010658465.1
• 申請(qǐng)日: 2020-07-09
• 公開（公告）號(hào): CN111917164A
• 公開（公告）日: 2020-11-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃曉華;吳曉康;王松岑;魏斌;蔣成;徐翀;徐錦星;于杰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國電力科學(xué)研究院有限公司;國家電網(wǎng)有限公司;武漢大學(xué);國網(wǎng)山東省電力公司電力科學(xué)研究院
• 主分類號(hào): H02J7/02
• 分類號(hào): H02J7/02;H02J50/12
• 代理公司: 北京中巡通大知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11703
• 代理人: 張曉凱

本發(fā)明公開了一種應(yīng)用于變電站巡檢機(jī)器人的無線充電系統(tǒng)，包括發(fā)射部分以及接收部分；發(fā)射部分包括交流電源、整流模塊、高頻全橋逆變模塊、發(fā)射端諧振補(bǔ)償模塊以及發(fā)射線圈；接收部分包括接收線圈、接收端諧振補(bǔ)償模塊、整流穩(wěn)壓模塊、濾波模塊以及可切換負(fù)載；發(fā)射部分與接收部分之間不受接觸不良、接收端銅氧化而出現(xiàn)對(duì)巡檢機(jī)器人蓄電池?zé)o法充電等情況，其可靠性高、操作方便；對(duì)發(fā)射端諧振補(bǔ)償模塊和接收端諧振補(bǔ)償模塊進(jìn)行了優(yōu)化選取，不僅能夠使系統(tǒng)的無源元件數(shù)量被優(yōu)化到最小，而且仍然具有恒流、恒壓輸出特性，有效地降低系統(tǒng)制作成本；可切換負(fù)載能夠根據(jù)系統(tǒng)的工作狀態(tài)改變負(fù)載值，保持系統(tǒng)功率傳輸?shù)母咝浴?/p>

【技術(shù)領(lǐng)域】

本發(fā)明屬于無線充電技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種無線充電系統(tǒng)，尤其是一種應(yīng)用于變電站巡檢機(jī)器人的無線充電系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】

無線電能傳輸(Wireless Power Transfer，WPT)這一概念最開始是由19世紀(jì)科學(xué)家尼古拉·特斯拉提出的。近年來，當(dāng)麻省理工學(xué)院(MIT)一研究團(tuán)隊(duì)利用這一技術(shù)隔空點(diǎn)亮了距離兩米處的60瓦燈泡之后，其再度成為學(xué)術(shù)界的研究熱點(diǎn)。

根據(jù)傳輸機(jī)理不同，無線電能傳輸技術(shù)主要?jiǎng)澐譃樗姆N形式：電磁感應(yīng)式、共振磁耦合式、激光式和超聲波耦合式。本發(fā)明基于共振磁耦合式電能傳輸技術(shù)。共振磁耦合式能實(shí)現(xiàn)電能在中遠(yuǎn)傳輸距離時(shí)有較大的傳輸功率和傳輸效率，并且中間不受非磁性障礙物的影響，是一種應(yīng)用前景廣闊的新型無線電能傳輸技術(shù)。

共振磁耦合式無線電能傳輸技術(shù)的基本原理為：通過高頻逆變電路把直流電轉(zhuǎn)換為高頻交流電，發(fā)射端和接收端的兩側(cè)線圈在補(bǔ)償電容的配合下發(fā)生自諧振，使線圈回路阻抗值達(dá)到最小，從而使得大部分能量在電容和電感之間來回振蕩，并且同時(shí)通過線圈向外發(fā)射能量或者從外界接收能量。

相比較于傳統(tǒng)的接觸式充電方式，采用共振磁耦合式無線電能傳輸技術(shù)可以成功地避免由充電設(shè)備的反復(fù)拔插而引起的連接處的機(jī)械磨損，導(dǎo)致接觸不良。同時(shí)，由于非接觸的特性，可避免傳統(tǒng)接觸式充電過程中充電器和電源連接時(shí)產(chǎn)生電火花而造成的潛在危險(xiǎn)。

目前，變電站巡檢機(jī)器人一般都采用接觸式供電，在機(jī)器人返回充電室充電時(shí)，由于接觸不好，會(huì)給設(shè)備帶來一定的安全隱患。

【發(fā)明內(nèi)容】

本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)中的問題，提供一種應(yīng)用于變電站巡檢機(jī)器人的無線充電系統(tǒng)。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：

一種巡檢機(jī)器人無線充電系統(tǒng)的發(fā)射部分，包括：發(fā)射線圈、發(fā)射端諧振補(bǔ)償模塊、高頻全橋逆變模塊以及整流模塊；

所述整流模塊，用于將交流電進(jìn)行整流，向高頻全橋逆變模塊輸出直流電；

所述高頻全橋逆變模塊，用于將直流電轉(zhuǎn)換為由PWM信號(hào)控制的高頻交流電，并輸出至發(fā)射端諧振補(bǔ)償模塊；

所述發(fā)射端諧振補(bǔ)償模塊，用于與發(fā)射線圈組成諧振電路，向發(fā)射線圈注入高頻諧振電流，產(chǎn)生高頻磁場(chǎng)；

所述發(fā)射線圈，用于與發(fā)射端諧振補(bǔ)償模塊組成諧振電路，并發(fā)射能量。

上述發(fā)射部分的進(jìn)一步改進(jìn)在于：

所述發(fā)射端諧振補(bǔ)償模塊采用串聯(lián)補(bǔ)償，將補(bǔ)償電容C_p與發(fā)射線圈串聯(lián)，組成發(fā)射端諧振電路。

所述交流電源、整流模塊、高頻全橋逆變模塊、發(fā)射端諧振補(bǔ)償模塊以及發(fā)射線圈之間均通過輸電線連接。

一種巡檢機(jī)器人無線充電系統(tǒng)的接收部分，包括：接收線圈、接收端諧振補(bǔ)償模塊、整流穩(wěn)壓模塊以及濾波模塊；

所述接收線圈，用于與接收端諧振補(bǔ)償模塊組成諧振電路，并接收發(fā)射部分的能量，產(chǎn)生與發(fā)射部分相同頻率的高頻交流電；