[發明專利]基于高壓線取能的巡檢無人機無線充電系統、裝置及方法

在審

• 申請號: 202010825823.3
• 申請日: 2020-08-17
• 公開（公告）號: CN111884358A
• 公開（公告）日: 2020-11-03
• 發明（設計）人: 王成亮;王智慧;徐妍;唐春森;楊慶勝;左志平;李小飛;賈亞輝
• 申請（專利權）人: 江蘇方天電力技術有限公司;重慶大學
• 主分類號: H02J50/12
• 分類號: H02J50/12;H02J50/50;B60L53/12
• 代理公司: 重慶敏創專利代理事務所(普通合伙) 50253
• 代理人: 陳千

本發明涉及無線充電技術領域，具體公開了基于高壓線取能的巡檢無人機無線充電系統、裝置及方法，所述系統包括順序連接的高壓取電模塊、無線電能傳輸模塊、無人機充電模塊，無線電能傳輸模塊包括順序連接的原邊電壓調整單元、耦合單元和副邊電壓調整單元，原邊電壓調整單元連接高壓取電模塊，副邊電壓調整單元連接無人機充電模塊；耦合單元包括連接原邊電壓調整單元的發射線圈，連接無人機充電模塊的接收線圈，以及排布在發射線圈與接收線圈之間的多級中繼線圈。采用的多個中繼線圈能夠有效地提高傳輸距離，結合絕緣子結構，不僅可以保證高壓側與低壓側的絕緣距離要求，還減少了無線電能傳輸模塊的體積和重量。

技術領域

本發明涉及無線充電技術領域，尤其涉及基于高壓線取能的巡檢無人機無線充電系統、裝置及方法。

背景技術

近年來，隨著我國電網快速建設，各電壓等級的輸電線路迅速發展，為了保障電網的安全運行，電力巡檢是一項必不可少的任務。與傳統的人工巡檢相比，無人機巡檢省去了人工攀爬等一系列的高位復雜動作，對高壓塔和電力線上特殊現象的觀測可以通過無人機上的云臺照相機去完成，因此具備安全、高效、精準的優勢；其次，無人機可以在高空沿電力線路飛行，復雜的地面環境對無人機的巡檢過程完全沒有任何影響，大大提高了工作效率；另外，無人機的使用可以顯著地減少巡檢作業人員，大大節省了人力、物力資源。

目前無人機巡檢方式存在的最大問題是電能不足導致工作時間短、檢測線路距離較短。因此要想完全發揮無人機在電力巡檢方面的優勢，首先就要解決無人機的續航問題。目前無人機的續航問題解決辦法主要有兩類，一類是攜帶更多的電能，這樣就意味著要帶多塊電池或者擴大電池體積，這樣在一方面提升巡航距離的同時，也增加了無人機的重量；另一類是需要對無人機進行多次充電，傳統的接觸式充電技術意味著無人機在需要補充電能的時候返回降落到基站中，并人為為其充電，這種方式無疑大大增加了人力、物力成本及時間成本，嚴重制約了無人機在電力巡檢中的應用。因此，上述兩種巡檢方式均不利于無人機自動電力巡檢的發展方向。

相對于傳統的接觸式傳導充電，無線電能傳輸技術(Wireless Power Transfer,WPT)作為一種理想的電能傳輸方式，具有更高的安全性、便捷性，能為用電設備提供更加靈活的接入方式。把無線電能傳輸技術與無人機充電技術結合起來，可以發揮出無線電能傳輸技術巨大的優勢。在桿塔上建立充電平臺，從鋪設的電路線路中通過電流互感器(Current Transformer,CT)取電到充電平臺，然后無線傳能至停靠在平臺上的無人機，以實現電力巡檢無人機的電能就地補充，可以有效解決無人機續航能力不足的問題，同時避免了人為干預，大大提升了巡檢的效率，節約了人工成本。

目前已經出現了利用高壓電纜的巡檢無人機充電裝置及方法等，參考專利《一種巡檢無人機高壓電纜無線充電裝置及方法》(申請號：201811510643.5)，它是將磁共振式無線電能傳輸技術運用在電力巡檢無人機的無線充電裝置上，裝置直接安裝于高壓電纜上，利用無需停電作業，使得無人機的續航更加便捷高效。在無人機與發射端距離較遠的弱耦合條件下，負載和互感不斷變化的過程中盡可能地保證較高的功率的傳輸能力。同時降低因耦合單元因互感和負載變化導致的無功損耗和確保控制系統輸出電壓恒定。

但該專利是針對傳輸距離較近、無人機懸停無線充電場合，充電平臺不固定，系統穩定性低，無法抗偏移，傳輸效率不夠高，傳輸距離不夠遠。

發明內容

本發明提供基于高壓線取能的巡檢無人機無線充電系統、裝置及方法，解決的技術問題是，現有高壓電纜的巡檢無人機充電裝置及方法，充電平臺不固定，系統穩定性低，無法抗偏移，傳輸效率不夠高，傳輸距離不夠遠。

為解決以上技術問題，本發明提供基于高壓線取能的巡檢無人機無線充電系統，包括順序連接的高壓取電模塊、無線電能傳輸模塊、無人機充電模塊，所述無線電能傳輸模塊包括順序連接的原邊電壓調整單元、耦合單元和副邊電壓調整單元，所述原邊電壓調整單元連接所述高壓取電模塊，所述副邊電壓調整單元連接所述無人機充電模塊；