[發(fā)明專利]一種基于抗偏移磁耦合機(jī)構(gòu)的變電站巡檢機(jī)器人動態(tài)無線充電系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202310263800.1
• 申請日: 2023-03-18
• 公開（公告）號: CN116154981A
• 公開（公告）日: 2023-05-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 印宇涵;劉瀚
• 申請（專利權(quán)）人: 河海大學(xué)
• 主分類號: H02J50/12
• 分類號: H02J50/12;H02J50/90
• 代理公司: 北京深川專利代理事務(wù)所(普通合伙) 16058
• 代理人: 汪楓林

1.一種基于抗偏移磁耦合機(jī)構(gòu)的變電站巡檢機(jī)器人動態(tài)無線充電系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括設(shè)置于變電站中的電源發(fā)送端和設(shè)置于巡檢機(jī)器人中的機(jī)器人電能接收模塊，共包括磁耦合機(jī)構(gòu)、逆變器、整流橋、控制器、定位模塊、切換控制模塊等關(guān)鍵部分在內(nèi)的系統(tǒng)子模塊。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于抗偏移磁耦合機(jī)構(gòu)的變電站巡檢機(jī)器人動態(tài)無線充電系統(tǒng)，其特征在于：所述磁耦合機(jī)構(gòu)采用初級側(cè)LCC補(bǔ)償拓?fù)洹渭墏?cè)串聯(lián)補(bǔ)償拓?fù)涞臒o線電能傳輸系統(tǒng)，初級側(cè)采用電容C_p、電容C_f1和電感L_f1組成LCC補(bǔ)償結(jié)構(gòu)，在聶依曼互感計算公式的基礎(chǔ)上進(jìn)一步細(xì)化數(shù)值計算的過程，采用坐標(biāo)化非同軸矩形平面螺旋線圈互感計算方法，推導(dǎo)得非同軸矩形平面螺旋線圈之間的互感大小可表示為

通過改變接收線圈的中心坐標(biāo)，得到線圈中心線非同軸情形下的矩形平面螺旋線圈互感隨接收線圈位置變化的特性。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于抗偏移磁耦合機(jī)構(gòu)的變電站巡檢機(jī)器人動態(tài)無線充電系統(tǒng)，其特征在于：所述逆變器模塊采用高頻逆變器，將直流輸入轉(zhuǎn)換為高頻交流輸出，再經(jīng)過補(bǔ)償電路環(huán)節(jié)后為初級側(cè)發(fā)射線圈提供高頻激勵。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于抗偏移磁耦合機(jī)構(gòu)的變電站巡檢機(jī)器人動態(tài)無線充電系統(tǒng)，其特征在于：所述整流橋模塊將電網(wǎng)輸出的工頻交流電整流后變?yōu)橹绷麟姡俳?jīng)過直流電壓變換器后得到所需的直流高壓。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于抗偏移磁耦合機(jī)構(gòu)的變電站巡檢機(jī)器人動態(tài)無線充電系統(tǒng)，其特征在于：所述控制器模塊在依賴定位模塊獲取機(jī)器人的具體位置之后，接收控制信號，采用切換控制裝置及相應(yīng)的切換控制策略控制線圈陣列中各獨(dú)立線圈進(jìn)行有序地通電，使僅與接收線圈位置相關(guān)的少量短分段發(fā)射線圈處于通電狀態(tài)，其他分段發(fā)射線圈無需處在通電狀態(tài)，極大地減少在短分段系統(tǒng)中發(fā)射裝置的損耗。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于抗偏移磁耦合機(jī)構(gòu)的變電站巡檢機(jī)器人動態(tài)無線充電系統(tǒng)，其特征在于：所述定位模塊采用紅外檢測方案的雙傳感器負(fù)載移動特性感知定位策略，當(dāng)變電站巡檢機(jī)器人經(jīng)過相鄰兩發(fā)射線圈中間位置時，該系統(tǒng)需要實(shí)行切換控制，即斷開前一個分段發(fā)射線圈與電源的連接，將下一個分段發(fā)射線圈接通電源，因此，需對負(fù)載進(jìn)行定位分析，當(dāng)巡檢機(jī)器人運(yùn)動至紅外傳感器位置時，機(jī)器人紅外傳感器被遮擋，傳感器輸出信號發(fā)生變化，可由此確定機(jī)器人位置，對其進(jìn)行定位研究；為保證對短分段能量發(fā)射線圈的精確通電、斷電，需對負(fù)載進(jìn)行移動特性感知，在兩短分段發(fā)射線圈間安裝兩塊紅外傳感器，當(dāng)負(fù)載移動至該位置對紅外傳感器造成遮擋時，以輸出信號變化的先后判斷負(fù)載移動方向。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于抗偏移磁耦合機(jī)構(gòu)的變電站巡檢機(jī)器人動態(tài)無線充電系統(tǒng)，其特征在于：所述切換控制模塊主要包括紅外感應(yīng)模塊、繼電器控制模塊，在能量拾取機(jī)構(gòu)運(yùn)動過程中，當(dāng)能量拾取機(jī)構(gòu)中心映射到x軸上的位置與切換標(biāo)志點(diǎn)重合時，前一個分段發(fā)射線圈與電源的連接斷開，下一個分段發(fā)射線圈接通電源，可以實(shí)現(xiàn)巡檢機(jī)器人在行駛過程中進(jìn)行動態(tài)不間斷無線供電；兩短分段發(fā)射線圈間安裝兩塊紅外傳感器，當(dāng)機(jī)器人運(yùn)動至切換點(diǎn)位置時，紅外傳感器被遮擋，輸出信號發(fā)生變化，此時可對機(jī)器人進(jìn)行定位。接著，根據(jù)兩個傳感器輸出信號發(fā)生變化的先后，判斷機(jī)器人行駛方向，由繼電器模塊控制下一線圈通電、上一線圈斷電。