[发明专利]一种巡检无人机高压电缆无线充电装置及方法

摘要

本发明公开了一种巡检无人机高压电缆无线充电装置及其充电方法，充电装置包括：充电站侧部的高压线路取能单元、功率发射单元和耦合单元的发射线圈、发射端共振线圈；无人机侧部的耦合单元的接收端共振线圈、接收线圈和无人机侧电能拾取单元;高压线路取能单元，将高压电缆电能直接转化为可用电源。发射单元包括供电电源、高频逆变电路、过零检测电路、FPGA、MOSFET驱动电路及相控电感支路。无人机侧拾取单元包括AC‑DC不控全桥整流电路、DC‑DC电压型BUCK电路、电压比较电路、FPGA及MOSFET。本发明使无人机能够在高压线缆灵活地进行就地电能补给，提高无线充电效率，克服了无人机续航受限于蓄电池和传统充电方法的现状。

主权项

1.一种巡检无人机高压电缆无线充电装置，其特征在于：包括:/n充电站侧部:包括高压线路取能单元（1）、功率发射单元（2）和耦合单元（3）的包括发射线圈(3-1)、发射端共振线圈(3-2)；/n所述高压线路取能单元（1）包括取能CT（1-1），将高压线缆上的工频交流电能通过电磁感应传输至用电侧；整流电路（1-2），将取能CT输出的工频交流电转化为稳定的直流电平，为后级供电；脉冲保护电路（1-3），在用电侧接入脉冲保护电流可能造成瞬时大电流在用电侧感应出过电压；充电保护电路（1-4），通过检测取能蓄电池单元（1-5）的充电电压与充电电流，对蓄电池充电状态进行控制，防止出现充电出现过大电流对电路造成损坏；蓄电池单元（1-5），将取能CT取到的电能进行存储，适应高压线路在不同负载条件下的稳定功率输出;/n所述发射单元(2)包括供电电源(2-1)，经由高压线路取能蓄电池单元 (1-5)为发射单元(2)供电，提供需要的不同直流电平；高频逆变电路(2-2)，将高压线路取能蓄电池单元(1-5)输出的直流电转换为高频交流电；过零检测电路(2-3)，对原级谐振电压进行过零检测；FPGA (2-4)，作为原级控制芯片在发射端进行基于动态调谐的恒频控制；MOSFET驱动电路(2-5)，控制高频逆变电路(2-1)与相控电感支路(2-6)的MOSFET开断；相控电感支路(2-6)，调整补偿谐振支路的容抗值;/n所述耦合单元(3)包括发射线圈(3-1)、发射端共振线圈(3-2)、接收端共振线圈(3-3)、接收线圈(3-4);/n无人机侧部：包括耦合单元（3）的接收端共振线圈(3-3)、接收线圈(3-4)和无人机侧电能拾取单元（4）;/n所述无人机侧拾取单元(4)包括AC-DC不控全桥整流电路(4-1)，将高频交流电变换为直流电，无人机悬停至充点电后，无人机侧拾取单元将耦合单元输出的高频交流电进行电能变换，采用-DC不控全桥整流电路进行整流，DC-DC电压型BUCK电路（4-2），进行降压变换得到可供无人机续航用的充电电压；电压比较电路(4-3)，对输出电压进行采样，与参考电压进行比较；FPGA( 4-4)作为控制芯片，调节MOSFET的占空比进行稳压控制；MOSFET驱动电路(4-5)控制MOSFET开断。/n