[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

摘要

本发明公开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，通过在航天器交会对接机构上配置一组或若干组无线电能传输单元，每组传输单元由电能发送装置和电能接收装置组成，采用基于电磁感应原理的技术实现电能及信号的无线传输，在传输相同功率的条件下，系统的重量、尺寸与有线电能传输方式相当，效率大于85％，高于有线传输方式。可解决传统电连接器供电模式存在的对接精度要求高，对接接口设计复杂，触点金属裸露、存在打火隐患等问题。

主权项

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。