[發明專利]艞板一體式無線電能傳輸裝置及其耦合機構參數設計方法

有效

• 申請號: 202111004095.0
• 申請日: 2021-08-30
• 公開（公告）號: CN113726026B
• 公開（公告）日: 2023-06-23
• 發明（設計）人: 陳國東;胡凱;何旭濤;唐春森;李世強;王智慧
• 申請（專利權）人: 國網浙江省電力有限公司舟山供電公司;浙江舟山海洋輸電研究院有限公司;重慶大學
• 主分類號: H02J50/10
• 分類號: H02J50/10;H02J50/70;H02J50/90;B60L53/12;B60L53/126
• 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

本發明涉及船舶無線充電技術領域，具體公開了一種艞板一體式無線電能傳輸裝置及其耦合機構參數設計方法，傳輸裝置包括固定在船舶艞板背面上的能量拾取模塊，以及固定在岸基上的能量發射模塊。能量發射模塊設有岸基發射線圈及自動調節機構，岸基發射線圈沿岸基邊緣的方向呈長軌道型。能量拾取模塊設有船載接收線圈以及安裝在船載接收線圈中心的對位機構和測距傳感器。船舶停靠時，艞板會展開到岸基地面上，自動調節機構與對位機構、測距傳感器相互配合，使岸基發射線圈自動對準于船載接收線圈的上方，不僅實現了在船舶靠岸駐停的同時進行電能補給，還把可能出現的耦合機構三維空間全向偏移轉換成了船舶前后方向的偏移和角度偏移，易于實現抗偏。

技術領域

本發明涉及船舶無線充電技術領域，尤其涉及艞板一體式無線電能傳輸裝置及其耦合機構參數設計方法。

背景技術

船舶在靠港期間，主要使用船上的燃料油發電機來滿足自身的用電需求，發電機的廢氣排放對港口空氣和水域造成了很大污染。同時，發電機的運行會產生較大噪音，影響附近居民及船員的工作和生活。如果靠港船舶能夠使用岸上電源系統供電，關閉船上的發電機，就可以很好地解決上述問題。

船舶岸電技術是指允許裝有特殊設備的船舶在泊位期間接入碼頭陸地側的電網，從岸上獲得其水泵、通信、通風、照明和其他設施所需的電力，從而關閉自身的燃料油發電機，減少廢氣的排放量。2000年，瑞典的哥德堡港渡船碼頭首次安裝了高壓岸電系統。據統計，此項技術使船舶靠港期間的污染物排放量減少了94％-97％。隨后，國外的許多港口也陸續安裝了岸電系統。近年來，我國對節能減排、環境保護工作的重視度越來越高。2009年，青島港在國內首先完成了部分碼頭的岸電改造，岸電技術如今也在國內越來越多港口得到實際應用。

現有的岸電技術是通過電纜和插頭在船與岸之間傳輸電能的。盡管這項技術越來越成熟，但目前仍有一些難以解決的問題：第一，在充滿鹽水的潮濕環境中，電纜和插頭會遭受機械磨損和腐蝕，導致額外的維護費用和安全隱患。尤其是在雨雪天氣，插頭、插座易造成漏電。第二，我國供電系統的電制與船舶上的電制不匹配。港口碼頭常采用三相四線TN系統，而船舶大多采用三相三線IT系統，如果TN系統直接向IT系統供電，容易導致絕緣擊穿等安全問題。第三，我國電力頻率為50Hz，如果向國外60Hz的船舶供電，需要大功率變頻器。第四，電纜的連接、斷開過程大多是在人員的協助下進行的，通過操作人員將插頭插入插座或從插座上拔出。此過程通常需要幾分鐘或更長時間，且人員直接觸摸操作不安全。

現有的岸電技術之所以存在上述難以解決的問題，歸根結底，在于電纜連接方式難以實現船電系統與岸電系統間的電氣隔離。因此，要解決電氣隔離的問題，就需要使用一種非接觸式的電能傳輸方式，這就是無線電能傳輸技術。

然而，對于船舶無線電能傳輸系統中用于能量傳輸的磁耦合機構裝置，船載接收裝置一般被豎直固定在船舷側邊，對應的岸基發射模塊被豎直安裝在地面固定設備上。岸基能量發射模塊和船載能量拾取模塊之間的偏移是有一定范圍的，超出一定范圍，拾取功率可能達不到要求水平。因此二者之間的準確對位顯得十分重要。但是，由于海浪波動會使船體發生晃動，當船體停靠在岸邊時，部分機械波到岸邊后反彈折回有時會重疊增加振幅，導致船舶顛簸搖晃更加嚴重。船體晃動的方向是不確定的，因此耦合機構可能發生橫向、縱向或者綜合的偏移情況，對于常見的豎直正對的能量發射裝置和能量接收裝置具有很大的對準難度。

發明內容

本發明提供艞板一體式無線電能傳輸裝置及其耦合機構參數設計方法，解決的技術問題在于：如何在船舶發生橫向、縱向或者綜合的偏移時，使拾取功率保持在要求的水平。

為解決以上技術問題，本發明提供一種艞板一體式無線電能傳輸裝置，包括固定在船舶艞板背面上的能量拾取模塊，以及固定在岸基上的能量發射模塊；

所述能量發射模塊設有岸基發射線圈及用于調節所述岸基發射線圈水平位置的自動調節機構，所述岸基發射線圈沿岸基邊緣的方向呈長軌道型；