一种巡视无人机在线充电补给装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术实施例公开了一种巡视无人机在线充电补给装置及方法，包括控制基站和分组控制电路，所述控制基站通过所述分组控制电路连接有储能充电电路，所述储能充电电路内部设置有推挽式逆变电路、全桥不可控整流电路以及BUCK电路，所述推挽式逆变电路的输出端通过发射线圈耦合连接有第一共振线圈，第一共振线圈通过磁耦合连接有第二共振线圈，所述第二共振线圈通过磁耦合接收线圈连接所述全桥不可控整流电路，系统采用动态调谐支路补偿系统原级固有谐振频率的变化，在保证系统工作频率恒定的同时实现了系统原级发射线圈谐振，从而提高整个耦合机构的功率传输能力，使得无人机能够通过电磁感应技术灵活地进行电能补给，从而增加无人机的续航能力。

An on-line charging and replenishing device and method for inspecting unmanned aerial vehicle

【技术实现步骤摘要】
一种巡视无人机在线充电补给装置及方法
本专利技术实施例涉及无人机充电
，具体涉及一种巡视无人机在线充电补给装置及方法。
技术介绍
从能源角度出发，增加无人机续航里程的途径总结起来主要可分为两种：携带更多的电能或者在任务中多次进行电能补给。对于前者，由于目前比较成熟的蓄电池技术的已经发展到了瓶颈期，更大的蓄电池容量就意味着更大的蓄电池体积和重量，因而增加蓄电池容量必将影响无人机的机动性能和轻量化；对于通过多次进行电能补给这种途径，如果是基于传统接触式电能传导方式的充电技术，那么意味着无人机在需要补充电能的时候都需要返回降落到基站或者母港中，并投入人力为其充电，显然这样的方式在可靠性、灵活性、便捷性等方面有所不足，而基于该方式的悬停充电形式安全性低，对无人机的各项技术性能都有很高的要求，实现难度大。因此，设计一种可以使无人机在任务中灵活、便捷地进行充电的方案并对实现该方案的技术进行研究是很有必要的。针对无人机的续航能力受到蓄电池性能的制约以及传统的直接接触式充电方法可靠性差、灵活性低、操作繁复等现状，将无线电能传输技术与无人机充电技术相结合，提出一种基于无线电能传输模式的无人机悬停无线充电技术，使无人机可以从高压线缆上获取电能为自身充电，但是现有的无人机悬停无线充电技术尽管会不断进行姿态调整，但由于自身的性能或者环境因素的影响不可能保持完全静止，最终都会导致耦合机构的相对位置发生改变，导致耦合机构的功率传输能力低，损耗高。
技术实现思路
为此，本专利技术实施例提供一种巡视无人机在线充电补给装置及方法，采用相控电感的动态调谐支路补偿在恒频工作模式下因互感参数和负载变化导致的系统原级固有谐振频率的变化，使原级固有谐振频率始终与系统工作频率一致，从而提高了整个耦合机构的功率传输能力，降低损耗，以解决现有技术中由于自身的性能或者环境因素的影响不可能保持完全静止，最终都会导致耦合机构的相对位置发生改变，导致耦合机构的功率传输能力低的问题。为了实现上述目的，本专利技术的实施方式提供如下技术方案：一种巡视无人机在线充电补给装置及方法，包括控制基站和分组控制电路，所述控制基站通过所述分组控制电路连接有储能充电电路，所述储能充电电路内部设置有推挽式逆变电路、全桥不可控整流电路以及BUCK电路，所述推挽式逆变电路的输出端通过发射线圈耦合连接有第一共振线圈，所述第一共振线圈通过磁耦合连接有第二共振线圈，所述第二共振线圈通过磁耦合接收线圈连接所述全桥不可控整流电路，所述全桥不可控整流电路的输出端并接所述BUCK电路。作为本专利技术的一种优选方案，所述推挽式逆变电路包括第一开关管、第二开关管以及储能电源，所述第一开关管、第二开关管的漏极依次连接有第一电感、第二电感，所述第一开关管、第一电感与第二开关管、第二电感之间设置为并联连接，所述第一开关管、第一电感两端还并接所述储能电源，所述第一开关管、第二开关管的漏极之间还串接有电感相控电路。作为本专利技术的一种优选方案，所述电感相控电路包括源、漏极相并接的第三开关管和第四开关管，所述第三开关管和第四开关管的漏极连接所述第一开关管的漏极，所述第三开关管和第四开关管源极连接有相控电感，所述相控电感的另一端连接所述第二开关管的漏极，所述第三开关管、第四开关管以及相控电感组成的支路上并接有相控电容，所述相控电容的两端并接有相互串联的第四电感和相控阻抗。作为本专利技术的一种优选方案，所述第四电感和相控阻抗组成发射线圈磁耦合连接所述第一共振线圈，所述第一共振线圈由第一电容、共振阻抗A、第一电阻以及第五电感组成，所述第一电容串接所述共振阻抗A的支路与所述第一电阻串接所述第五电感的支路相并接，所述第一共振线圈通过第一电阻、第五电感的串接支路连接所述第二共振线圈，所述第二共振线圈第二电容、共振阻抗B、第二电阻以及第六电感组成，所述第二电容串接所述共振阻抗B的支路与所述第二电阻串接所述第六电感的支路相并接。作为本专利技术的一种优选方案，所述接收线圈由第三电容、第三电阻以及第七电感组成串接组成，所述第三电容、第三电阻以及第七电感串接支路连接所述全桥不可控整流电路输入端。作为本专利技术的一种优选方案，所述控制基站内部通过恒频控制策略对分组控制电路进行控制，所述分组控制电路两端通过电压过零检测电路检测原极谐振电路电压。作为本专利技术的一种优选方案，所述电压过零检测电路包括电压比较器，所述电压比较器的同相端与反相端之间并接有第四电阻，所述第四电阻的一端支路上连接有相并联的第五电阻和第四电容，所述第五电阻和第四电容的并接支路通过第九电阻接地、通过第六电阻连接所述分组控制电路输出端，所述分组控制电路的输出端还通过第七电阻连接所述第四电阻，所述第七电阻的一端通过第八电阻直接接地。作为本专利技术的一种优选方案，所述电压比较器的电源端连接电源，所述电压比较器的输出端连接有调压电阻。一种巡视无人机在线充电补给方法，应用于上述的巡视无人机在线充电补给装置，包括恒频控制策略步骤：S701、当储能充电电路开始工作时，假设系统工作在稳态，通过磁耦合连接的所有线圈均处于谐振状态且系统工作在额定工作频率，即f＝f0；S702、在系统运行一段时间t后，判断所述第一共振线圈与所述第二共振线圈之间的互感参数M以及所述BUCK电路连接的负载电阻R0是否发生变化；S703、根据上述互感参数M以及负载电阻R0的变化，判断原级谐振网络的固有谐振频率fp与额定工作频率f0的大小；S704、通过改变相控电感导通角的大小来调节相控电感等效值，从而调节原级固有谐振频率fp的大小。作为本专利技术的一种优选方案，恒频控制策略控制充电软件流程如下：首先、将充电系统进行初始化，初始化之后发送端控制系统处于待机检测状态；其次、接收无人机控制部分发来的信息，当需要充电时，对电池状态等进行分析，初始化充电模块，并控制充电设备给无人机补给装置充电；最后、充电期间发送端不断接收无人机送来的电池状态信号，并且分析是否需要改变控制策略或者是否充电完成，并做出相应改变。本专利技术的实施方式具有如下优点：本专利技术实质上是基于电磁感应原理控制充电过程的巡视无人机在线充电补给装置及方法，通过在系统原级谐振网络中加入基于相控电感的动态调谐支路，用来补偿在恒频工作模式下因互感参数和负载变化导致的系统原级固有谐振频率的变化，使原级固有谐振频率始终与系统工作频率一致，在保证系统工作频率恒定的同时实现了系统原级发射线圈谐振，从而提高了整个耦合机构的功率传输能力，降低了损耗，使得无人机能够通过电磁感应技术灵活地进行电能补给，从而增加无人机的续航能力。附图说明为了更清楚地说明本专利技术的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本专利技术可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本专利技术所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本专利技术所揭示的
技术实现思路
得能涵盖的范围内。图1为本专利技术实施方式中巡本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种巡视无人机在线充电补给装置，包括控制基站(1)和分组控制电路(2)，其特征在于，所述控制基站(1)通过所述分组控制电路(2)连接有储能充电电路(3)，所述储能充电电路(3)内部设置有推挽式逆变电路(4)、全桥不可控整流电路(9)以及BUCK电路(10)，所述推挽式逆变电路(4)的输出端通过发射线圈(5)耦合连接有第一共振线圈(6)，所述第一共振线圈(6)通过磁耦合连接有第二共振线圈(7)，所述第二共振线圈(7)通过磁耦合接收线圈(8)连接所述全桥不可控整流电路(9)，所述全桥不可控整流电路(9)的输出端并接所述BUCK电路(10)。

【技术特征摘要】
1.一种巡视无人机在线充电补给装置，包括控制基站(1)和分组控制电路(2)，其特征在于，所述控制基站(1)通过所述分组控制电路(2)连接有储能充电电路(3)，所述储能充电电路(3)内部设置有推挽式逆变电路(4)、全桥不可控整流电路(9)以及BUCK电路(10)，所述推挽式逆变电路(4)的输出端通过发射线圈(5)耦合连接有第一共振线圈(6)，所述第一共振线圈(6)通过磁耦合连接有第二共振线圈(7)，所述第二共振线圈(7)通过磁耦合接收线圈(8)连接所述全桥不可控整流电路(9)，所述全桥不可控整流电路(9)的输出端并接所述BUCK电路(10)。2.根据权利要求1所述的一种巡视无人机在线充电补给装置，其特征在于，所述推挽式逆变电路(4)包括第一开关管(S1)、第二开关管(S2)以及储能电源(E)，所述第一开关管(S1)、第二开关管(S2)的漏极依次连接有第一电感(L1)、第二电感(L2)，所述第一开关管(S1)、第一电感(L1)与第二开关管(S2)、第二电感(L2)之间设置为并联连接，所述第一开关管(S1)、第一电感(L1)两端还并接所述储能电源(E)，所述第一开关管(S1)、第二开关管(S2)的漏极之间还串接有电感相控电路(LS)。3.根据权利要求2所述的一种巡视无人机在线充电补给装置，其特征在于，所述电感相控电路(LS)包括源、漏极相并接的第三开关管(S3)和第四开关管(S4)，所述第三开关管(S3)和第四开关管(S4)的漏极连接所述第一开关管(S1)的漏极，所述第三开关管(S3)和第四开关管(S4)源极连接有相控电感(L3)，所述相控电感(L3)的另一端连接所述第二开关管(S2)的漏极，所述第三开关管(S3)、第四开关管(S4)以及相控电感(L3)组成的支路上并接有相控电容(Ct)，所述相控电容(Ct)的两端并接有相互串联的第四电感(L4)和相控阻抗(Z1)。4.根据权利要求3所述的一种巡视无人机在线充电补给装置，其特征在于，所述第四电感(L4)和相控阻抗(Z1)组成发射线圈磁耦合连接所述第一共振线圈，所述第一共振线圈由第一电容(C1)、共振阻抗A(Z2)、第一电阻(R1)以及第五电感(L5)组成，所述第一电容(C1)串接所述共振阻抗A(Z2)的支路与所述第一电阻(R1)串接所述第五电感(L5)的支路相并接，所述第一共振线圈通过第一电阻(R1)、第五电感(L5)的串接支路连接所述第二共振线圈，所述第二共振线圈第二电容(C2)、共振阻抗B(Z3)、第二电阻(R2)以及第六电感(L6)组成，所述第二电容(C2)串接所述共振阻抗B(Z3)的支路与所述第二电阻(R2)串接所述第六电感(L6)的...

【专利技术属性】
技术研发人员：周继承，
申请(专利权)人：广东电网有限责任公司，广东电网有限责任公司东莞供电局，
类型：发明
国别省市：广东,44