[发明专利]一种航天器交会对接并网供电的无线电能及信号传输系统

权利要求书

1.一种航天器交会对接并网供电的无线电能及信号传输系统，其特征在于，包括：N组无线电能传输单元；无线电能传输单元包括无线电能发送器(2)、无线电能接收器(4)；每个无线电能发送器(2)分别与一个无线电能接收器(4)对应；其中，N为正整数；

无线电能发送器(2)包括高频逆变电源、原边线圈及谐振补偿电路、原边控制电路；高频逆变电源将服务航天器母线提供的直流电压u_dc1变换为高频的交流电压u_ac1，并实现交流电压u_ac1的频率f₁和有效值U_ac1的调节；原边线圈及谐振补偿电路将高频逆变电源的输出交流电压u_ac1转换为原边线圈中的高频电流i_ac1，驱动原边线圈产生高频磁场并向无线电能接收器提供高频能量，实现电能发送；原边控制电路接收服务航天器数管系统发送的指令，实现高频逆变电路的启动/停止控制；原边控制电路实现对高频逆变电源的控制、故障保护控制、信号采集、与服务航天器的有线通信及与无线电能接收器的无线通信；

无线电能接收器(4)包括副边线圈及谐振补偿电路、整流调压电路、副边控制电路；副边线圈及谐振补偿电路将原边线圈产生的高频磁场转换为副边线圈中的高频电流i_ac2；整流调压电路将副边线圈输出的交流电压u_ac2变换为直流电压u_dc2、高频电流i_ac2转换为直流电流i_dc2，并实现电压幅值的调节及稳压控制，并将稳定的直流电压u_dc2传输给目标航天器的功率母线；副边控制电路实现整流调压电路的调压控制、故障保护控制、信号采集、与目标航天器的有线通信及与无线电能发送器的无线通信；

原边控制电路与服务航天器数管间采用有线通信的形式，副边控制电路与目标航天器数管采用有线通信的形式；原边控制电路、副边控制电路之间采用无线通信，副边控制电路通过与原边控制电路的无线通信将目标航天器的交流电压u_ac2、高频电流i_ac2信息传递给无线电能发送器。

2.根据权利要求1所述的一种航天器交会对接并网供电的无线电能及信号传输系统，其特征在于：所述高频逆变电源包括开关管Q₁～Q₄、二极管D₁～D₄、电容C₁～C₄；电路采用全桥移相电路，开关管Q₁漏极与二极管D₁的阴极相连，开关管Q₁源极与二极管D₁的阳极相连，二极管D₁与电容C₁并联；开关管Q₂漏极与二极管D₂的阴极相连，开关管Q₂源极与二极管D₂的阳极相连，二极管D₂与电容C₂并联；开关管Q₃漏极与二极管D₃的阴极相连，开关管Q₃源极与二极管D₃的阳极相连，二极管D₃与电容C₃并联；开关管Q₄漏极与二极管D₄的阴极相连，开关管Q₄源极与二极管D₄的阳极相连，二极管D₄与电容C₄并联；开关管Q₁源极与开关管Q₃漏极连接，开关管Q₂源极与开关管Q₄漏极连接；直流电压u_dc1的正极与开关管Q₁漏极、开关管Q₂漏极相连，负极与开关管Q₃源极、开关管Q₄源极相连；开关管Q₁源极、开关管Q₂源极之间输出交流电压u_ac1；开关管Q₁、Q₂、Q₃、Q₄的栅极分别输入驱动信号g₁、g₂、g₃、g₄。