一种多功能水下感应耦合充电系统技术方案

本发明专利技术实施例公开了一种多功能水下感应耦合充电系统，包括水下工作站、供电端、设备端和耦合器，水下工作站将300VDC传输到供电端中的逆变模块，通过逆变电路将直流电转换成交流电，之后通过耦合器其中一个线圈，利用电磁感应原理，在耦合器的另一个线圈中产生交流电，此交流电通过整流模块中的整流电路，转换成可以给设备充电的直流电，供电端的温度测量模块测量电源器件的温度，控制散热模块工作。本发明专利技术通过耦合模块实现无线充电，同时主控制芯片实时测量输入电压电流、功率芯片温度，接收输出电压电流数据，极大的提高了水下感应耦合充电系统的稳定性。

【技术实现步骤摘要】
一种多功能水下感应耦合充电系统
本专利技术属于信息
，特别地涉及一种多功能水下感应耦合充电系统。
技术介绍
21世纪是海洋的世纪，人类正迎来开发海洋、利用海洋的新时代。而在海洋资源的开发过程中，绝大多数情况下均需要使用不同类型的水下探测取样装备。目前，按照装备与水面支持设备(母船或平台)间联系方式的不同，水下探测取样装备可以分为有缆和无缆两大类。但是考虑到缆长、缆重、缆的承重能力以及机械强度和电气特性等因素，有缆探测取样装备的活动范围和工作效率受到很大限制。而无缆自治式探测取样装备(如自治水下机器人AUV、Argo浮标等)由于与母船或平台之间无任何物理连接，不会受到电缆限制，可适应于更加广阔的海域和更复杂的水下环境，它代表了水下探测取样技术的未来发展方向。 但是，能源补给问题却成为制约水下无缆探测取样装备性能发挥的重要因素，亟需一种对接简便、安全可靠、使用寿命长并且成本低廉的电能传输方案，使得无缆探测取样装备可直接在水下完成自主充电，并在充电完成后自动开始下一个任务周期，从而在省去大量繁琐的回收与布放工作的同时，大幅提升水下无缆探测取样装备的自主性、安全性和作业效率。现有的水下无线充电系统的功率较低，常常忽略对电压、电流以及功率芯片温度的测量，既不能高效的完全充电任务，也不能保证设备的安全运行，因而一种多功能水下感应耦合充电系统的研究和发展就显得尤其重要。 故，针对目前现有技术中存在的上述缺陷，实有必要进行研究，以提供一种方案，解决现有技术中存在的缺陷，避免造成。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术的目的在于提供一种多功能水下感应耦合充电系统，通过耦合模块实现无线充电，同时主控制芯片实时测量输入电压电流、功率芯片温度，接收输出电压电流数据极大的提高了水下感应耦合充电系统的稳定性。 为实现上述目的，本专利技术的技术方案为: —种多功能水下感应耦合充电系统，包括水下工作站、供电端、设备端和耦合器，所述供电端进一步包括第一主控模块、第一通信模块、光电隔离模块、逆变模块、第一电压测量模块、第一电流测量模块、温度测量模块、散热模块和第一电源模块，所述设备端进一步包括第二主控模块、第二通信模块、整流模块、第二电压测量模块、第二电流测量模块和第二电源模块，其中第一主控模块和第二主控模块采用STM32用于对监测到的信号进行分析、变换等操作；第一通信模块和第二通信模块采用MAX3232芯片，用于实现以串口为通信方式与PC机进行通信，实时发送和接收信息；所述光电隔离模块采用PS2815光电隔离芯片，起到保护电路的作用；逆变模块采用IR2110驱动芯片和IRFP460芯片，用于实现直流变交流；电压测量模块采用维博WBV342D01测压模块完成对供电电压的测量；电流测量模块采用ACS758芯片和LM358放大器完成对供电电流的测量；温度测量模块主要采用MLX90614非接触式红外测温芯片对功率芯片进行温度测量；整流模块由快恢复二极管DSEP29完成交流电转直流电的功能；水下工作站将300VDC传输到供电端中的逆变模块，通过逆变电路将直流电转换成交流电，之后通过耦合器其中一个线圈，利用电磁感应原理，在耦合器的另一个线圈中产生交流电，此交流电通过整流模块中的整流电路，转换成可以给设备充电的直流电，供电端的温度测量模块测量电源器件的温度，控制散热模块工作，设备端的第一电压测量模块和第一电流测量模块测量分别测量供电端的电压电流，设备端的第二电压测量模块和第二电流测量模块分别测量设备端的电压电流，测量信号通过由光电隔离电路保护的通信模块通过RS232传输到上位机。 优选地，所述逆变模块包括两个半桥电路，两个半桥电路相同，其中一个半桥电路包括驱动芯片 U8, U8 的型号为 IR2110，二极管 D2、D3、D4、D5、DL1、DA11、DA12、DA21、DA22，%fiR28、R29、R30、R31、R32，电容 C35、C36、C37、C38，电感 L5，芯片 Q1、Q2，其中驱动芯片U8的I脚与电阻R29的一端和二极管D5的阴极连接，电阻R29的另一端和二极管D5的阳极与电阻R31的一端连接，电阻R31的另一端接地；驱动芯片U8的2脚与电容C36和C37的负极连接，电容C36和C37的负极接地，驱动芯片U8的3脚与电容C36、C37的正极以及二极管D3的阳极连接，驱动芯片U8的5脚与电容C35的阴极以及电阻R30的一端连接，驱动芯片U8的6脚与电容C35的正极以及二极管D3的阴极连接，二极管D3的阳极与二极管D2的阴极连接，二极管D2的阳极与12V电源连接，驱动芯片U8的7脚与电阻R28的一端以及二极管D4的阴极连接，驱动芯片U8的9脚与5V电源连接，驱动芯片U8的11脚、13脚接地；电阻R28的另一端以及二极管D4的阳极与R30的另一端连接，二极管DLl的阴极与电阻R32的一端连接，电阻R32的另一端与电感L5的一端连接，电感L5的另一端与电容C38的正极连接，电容C38的负极与二极管DAll的阳极以及二极管DA12的阴极连接，二极管DA12的阳极接地，二极管DAll的阴极与二极管DA21的阳极连接，二极管DA21的阴极与电容C39的正极以及二极管DA22的阳极连接，电容C39的负极接地，二极管DA22的阴极与电容C38的正极连接；芯片Ql的I脚与电阻R28、R30的一端连接，芯片Ql的2脚与电阻R30的另一端连接，芯片Ql的3脚与二极管DLl的阳极连接，芯片Q2的I脚与电阻R29、R31的一端连接，芯片Q2的2脚与电阻R31的另一端连接，芯片Q2的3脚与芯片Ql的2脚连接。 优选地，所述第一电压测量模块和第二电压测量模块具有相同的电路结构，其包括维博电压传感器芯片Ml、电阻R49、R51、R52、电容C28、二极管D14，其中芯片Ml的I脚与电阻R51的一端连接，电阻R51的另一端与300V电压连接，芯片Ml的2脚和3脚接地，芯片Ml的4脚与电阻R49的一端连接，芯片Ml的5脚与12V电压连接，电阻R49的另一端与电阻R52的一端、电容C28的一端、二极管D14的阴极连接，电阻R52的另一端与电容C28的另一端、二极管D14的阳极以及地端连接。 优选地，第一电流测量模块和第二电流测量模块具有相同的结构，其包括运放芯片U10，UlO的型号为LM358，电流传感器芯片UlI，Ull的型号为ACS758，电容C27、C29，电阻R39、R40、R41、R42，二极管D15，其中芯片Ull的I脚与5V电压以及电容C29的一端连接，芯片Ull的2脚、电容C29的另一端接地，芯片Ull的3脚与电容C30、电阻R39的一端连接，电容C30的另一端接地，芯片Ull的4脚、5脚与300V电压连接，芯片UlO的I脚与电阻R41、R42、电容C27、的一端以及二极管D15的阴极连接，电阻R42、电容C27、的另一端以及二极管D15的阴极接地，芯片UlO的2脚与电阻R40、R41的一端连接，电阻R40的另一端接地，芯片UlO的3脚与电阻R39的另一端连接。 优选地，所述温度测量模块包括红外测温芯片Tl，Tl的型号为MLX90614，电容C57，红外测温芯片Tl的3脚与电容C57的一端本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多功能水下感应耦合充电系统，其特征在于，包括水下工作站、供电端、设备端和耦合器，所述供电端进一步包括第一主控模块、第一通信模块、光电隔离模块、逆变模块、第一电压测量模块、第一电流测量模块、温度测量模块、散热模块和第一电源模块，所述设备端进一步包括第二主控模块、第二通信模块、整流模块、第二电压测量模块、第二电流测量模块和第二电源模块，其中第一主控模块和第二主控模块采用STM32用于对监测到的信号进行分析、变换等操作；第一通信模块和第二通信模块采用MAX3232芯片，用于实现以串口为通信方式与PC机进行通信，实时发送和接收信息；所述光电隔离模块采用PS2815光电隔离芯片，起到保护电路的作用；逆变模块采用IR2110驱动芯片和IRFP460芯片，用于实现直流变交流；电压测量模块采用维博WBV342D01测压模块完成对供电电压的测量；电流测量模块采用ACS758芯片和LM358放大器完成对供电电流的测量；温度测量模块主要采用MLX90614非接触式红外测温芯片对功率芯片进行温度测量；整流模块由快恢复二极管DSEP29完成交流电转直流电的功能；水下工作站将300VDC传输到供电端中的逆变模块，通过逆变电路将直流电转换成交流电，之后通过耦合器其中一个线圈，利用电磁感应原理，在耦合器的另一个线圈中产生交流电，此交流电通过整流模块中的整流电路，转换成可以给设备充电的直流电，供电端的温度测量模块测量电源器件的温度，控制散热模块工作，设备端的第一电压测量模块和第一电流测量模块测量分别测量供电端的电压电流，设备端的第二电压测量模块和第二电流测量模块分别测量设备端的电压电流，测量信号通过由光电隔离电路保护的通信模块通过RS232传输到上位机。...

【技术特征摘要】
1.一种多功能水下感应耦合充电系统，其特征在于，包括水下工作站、供电端、设备端和耦合器，所述供电端进一步包括第一主控模块、第一通信模块、光电隔离模块、逆变模块、第一电压测量模块、第一电流测量模块、温度测量模块、散热模块和第一电源模块，所述设备端进一步包括第二主控模块、第二通信模块、整流模块、第二电压测量模块、第二电流测量模块和第二电源模块，其中第一主控模块和第二主控模块采用STM32用于对监测到的信号进行分析、变换等操作；第一通信模块和第二通信模块采用MAX3232芯片，用于实现以串口为通信方式与PC机进行通信，实时发送和接收信息；所述光电隔离模块采用PS2815光电隔离芯片，起到保护电路的作用；逆变模块采用IR2110驱动芯片和IRFP460芯片，用于实现直流变交流；电压测量模块采用维博WBV342D01测压模块完成对供电电压的测量；电流测量模块采用ACS758芯片和LM358放大器完成对供电电流的测量；温度测量模块主要采用MLX90614非接触式红外测温芯片对功率芯片进行温度测量；整流模块由快恢复二极管DSEP29完成交流电转直流电的功能；水下工作站将300VDC传输到供电端中的逆变模块，通过逆变电路将直流电转换成交流电，之后通过耦合器其中一个线圈，利用电磁感应原理，在耦合器的另一个线圈中产生交流电，此交流电通过整流模块中的整流电路，转换成可以给设备充电的直流电，供电端的温度测量模块测量电源器件的温度，控制散热模块工作，设备端的第一电压测量模块和第一电流测量模块测量分别测量供电端的电压电流，设备端的第二电压测量模块和第二电流测量模块分别测量设备端的电压电流，测量信号通过由光电隔离电路保护的通信模块通过RS232传输到上位机。2.根据权利要求1所述的多功能水下感应耦合充电系统，其特征在于，所述逆变模块包括两个半桥电路，两个半桥电路相同，其中一个半桥电路包括驱动芯片U8，U8的型号为IR2110, 二极管 D2、D3、D4、D5、DL1、DA11、DA12、DA21、DA22，电阻 R28、R29、R30、R31、R32，电容C35、C36、C37、C38，电感L5，芯片Q1、Q2，其中驱动芯片U8的I脚与电阻R29的一端和二极管D5的阴极连接，电阻R29的另一端和二极管D5的阳极与电阻R31的一端连接，电阻R31的另一端接地；驱动芯片U8的2脚与电容C36和C37的负极连接，电容C36和C37的负极接地，驱动芯片U8的3脚与电容C36、C37的正极以及二极管D3的阳极连接，驱动芯片U8的5脚与电容C35的阴极以及电阻R30的一端连接，驱动芯片U8的6脚与电容C35的正极以及二极管D3的阴极连接，二极管D3的阳极与二极管D2的阴极连接，二极管D2的阳极与12V电源连接，驱动芯片U8的7脚与电阻R28的一端以及二极管D4的...

【专利技术属性】
技术研发人员：于海滨，盛庆华，周巧娣，陈叶铭，
申请(专利权)人：杭州电子科技大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33