[發明專利]接收端、發射端、無人機無線充電系統及方法

有效

• 申請號: 202110355218.9
• 申請日: 2021-04-01
• 公開（公告）號: CN112994268B
• 公開（公告）日: 2023-03-28
• 發明（設計）人: 王華云;魏斌;吳曉康
• 申請（專利權）人: 國網江西省電力有限公司電力科學研究院;國家電網有限公司
• 主分類號: H02J50/12
• 分類號: H02J50/12;B60L53/12
• 代理公司: 南昌賢達專利代理事務所(普通合伙) 36136
• 代理人: 金一嫻

本發明公開一種接收端、發射端、無人機無線充電系統及方法，一種接收端，應用于無人機無線充電系統，其包括接收線圈和待充電電源，接收端還包括：與接收線圈連接的第一耦合補償電路，第一耦合補償電路與接收線圈組成第一諧振電路；與第一耦合補償電路連接的不控整流電路；以及濾波電路，濾波電路的輸入端與不控整流電路連接，濾波電路的輸出端與待充電電源連接。通過確定無人機停放位置和電池狀態，并通過控制電路基于電池充電過程中狀態的變化規律調節輸入電壓，從而使得無人機無線充電系統在沒有接收端反饋的情況下，能夠維持接收端電流的穩定，對無人機電池進行恒流充電。

技術領域

本發明屬于無線電能傳輸技術領域，尤其涉及接收端、發射端、無人機無線充電系統及方法。

背景技術

近年來，隨著各類小型電子產品的增多，無線充電技術愈發受到人們的關注。相較于傳統的有線充電，無線充電技術安全性更高、不易損壞、易于實現自動化。19世紀末，Tesla提出了無線電能傳輸的猜想。之后的一個多世紀，無線輸電的研究從未停止過，直到2007年，美國麻省理工學院的Marin等人提出了磁耦合諧振式無線輸電，在距離兩米的位置上點亮了一個60瓦燈泡。這使得無線電能傳輸的研究重新獲得了廣泛的關注。

目前，電網正朝著越來越智能化、自動化的方向發展，在電網輸電線巡檢的過程中，以電力設備巡檢代替人工巡檢將會是未來的趨勢。其中，無人機巡線已經成為輸電線路巡檢的一種重要方式，目前在輸電線路巡檢中得到廣泛應用。巡檢無人機主要依靠鋰電池作為動力驅動，具有工藝成熟、控制靈活、可靠性高等優點，無線充電技術作為新型供電方式，提高了無人機充電自由度，擴展了無人機巡線的應用安全性與可靠性。然而，機載重量與續航里程是限制當前無人機作業半徑與巡線效率的重要因素。傳統的無線充電拓撲中，為了保證對負載電池進行恒流充電，需要在電能接收端加入采樣與反饋環節，或使用可控整流，使得增加無人機的多余載荷量，降低了無人機的續航里程和巡檢作業效率。

發明內容

有鑒于此，本發明的主要目的是在保證對負載電池進行恒流充電的同時，避免無人機增加多余的載荷量。

本發明提供一種接收端，應用于無人機無線充電系統，其包括接收線圈和待充電電源，所述接收端還包括：與所述接收線圈連接的第一耦合補償電路，所述第一耦合補償電路與所述接收線圈組成第一諧振電路，所述第一諧振電路用于接收發射線圈傳遞的能量并產生相同頻率的高頻交流電；與所述第一耦合補償電路連接的不控整流電路，所述不控整流電路用于對所述高頻交流電進行整流，將其轉化為低壓直流電；以及用于濾除所述不控整流電路輸出電壓中脈動與諧波的濾波電路，所述濾波電路的輸入端與所述不控整流電路連接，所述濾波電路的輸出端與所述待充電電源連接。

在發明的一些實施方式中，所述第一耦合補償電路采用S拓撲。

在發明的一些實施方式中，所述不控整流電路為單相不控全橋整流電路。

本發明還提供一種發射端，應用于無人機無線充電系統，所述發射端包括：發射線圈；與所述發射線圈連接的第二耦合補償電路，所述第二耦合補償電路與所述發射線圈組成第二諧振電路，所述第二諧振電路用于將逆變得到的高頻方波交流電轉化為高頻正弦交流電，并發射能量；與所述第二耦合補償電路連接的高頻逆變電路，所述高頻逆變電路用于將驅動電路中傳輸的低壓直流電逆變為高頻低壓交流電，并傳輸至所述第二耦合補償電路；控制電路，所述控制電路的輸入端與所述第二耦合補償電路連接，所述控制電路的輸出端與所述高頻逆變電路連接。

在發明的一些實施方式中，所述第二耦合補償電路采用LCC拓撲。

本發明還提供一種無人機無線充電系統，其包括上述實施方式中的接收端和上述實施方式中的發射端。

本發明還提供一種無人機無線充電方法，應用于無人機無線充電系統，所述無線充電系統包括發射端和接收端，所述方法包括以下步驟：