一种用于AUV的双发射线圈水下无线电能传输结构制造技术

本发明专利技术公开了一种用于AUV的双发射线圈水下无线电能传输结构，包括：提供电能的供电补给船；接收所述供电补给船传送的电能的半封闭式传输结构，所述半封闭式传输结构将交流电能转化为磁场能并输出；接收所述水下无线电能传输结构传送的电场能的AUV装置,所述AUV装置将接收到的磁场能转化为交流电。该方案采用双发射线圈提供能量，有利于在保证效率的同时提高功率，并且经实验证实，在同等输入的情况下，该方案较单个发射线圈可以实现双倍输出，且减少了线圈不对中以及漏磁损耗的影响，提高了传输效率。效率。效率。

【技术实现步骤摘要】
一种用于AUV的双发射线圈水下无线电能传输结构


[0001]本专利技术涉及AUV供电
，尤其涉及一种用于AUV的双发射线圈水下无线电能传输结构。

技术介绍

[0002]目前，AUV的电能传输多采用大功率有限充电系统，但有线充电系统的刚性连接、连接器磨损和腐蚀、大功率插头接口操作不方便等问题突出，而目前水下无线供电系统又面临着如下缺陷：传输功率和效率不足以给AUV供电，距离和体积矛盾，当两线圈之间的距离增大时，若想达到同样的传输效果需要增加线圈半径，电能传输不稳定，水下无线充电因环境复杂多变，对稳定性要求更高，水流冲击的不确定性对无线充电系统的传输效果产生影响，目前，针对无线充电的稳定性提出了多种解决方式，但多采用复杂的机械结构保持磁芯间隙的稳定，但这会导致结构复杂和系统重量增加。

技术实现思路

[0003]根据现有技术存在的问题，本专利技术公开了一种用于AUV的双发射线圈水下无线电能传输结构，包括：
[0004]提供电能的供电补给船；
[0005]接收所述供电补给船传送的电能的半封闭式传输结构，所述半封闭式传输结构将交流电能转化为磁场能并输出；
[0006]接收所述水下无线电能传输结构传送的电场能的AUV装置,所述AUV装置将接收到的磁场能转化为交流电。
[0007]所述供电补给船包括船载直流电源、高频逆变器和反馈控制回路,所述船载直流电源与高频逆变器相连接,所述高频逆变器与反馈控制回路相连接。
[0008]所述半封闭式传输结构包括第一发射线圈、第二发射线圈、接收线圈和抗涡流隔板，所述第一发射线圈和第二发射线圈将电能转化成磁场能并传送至接收线圈，所述接收线圈将接收到的磁场能转化成电场能并输出至AUV装置，所述隔磁材料外壳是无线电能传输结构的外壳，具有隔绝内外磁场扩散的功能，有利于传输效率的提升，所述抗涡流隔板设置在半封闭式传输结构的中空部分，能够阻断水下高频无线电能传输中的涡流通路，进而防止在高频电能传输过程中的涡流损耗。
[0009]所述AUV装置包括整流桥模块和AUV电池组,所述整流桥电路将接收线圈传送的电能转化为直流电并为AUV电池组充电。
[0010]所述AUV装置还包括半封闭式隔磁外壳，所述第一发射线圈、第二发射线圈和接收线圈设置在半封闭式隔磁外壳的内部。
[0011]由于采用了上述技术方案，本专利技术提供的一种用于AUV的双发射线圈水下无线电能传输结构，该方案采用双发射线圈提供能量，有利于在保证效率的同时提高功率，并且经实验证实，在同等输入的情况下，该方案较单个发射线圈可以实现双倍输出，且减少了线圈
不对中以及漏磁损耗的影响，提高了传输效率。
附图说明
[0012]为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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本申请中记载的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0013]图1为本专利技术双发射线圈水下无线电能传输系统示意图；
[0014]图2为本专利技术双发射线圈水下无线电能传输结构的电路原理图；
[0015]图3为本专利技术水下无线电能传输结构的结构原理图；
[0016]图4为本专利技术双发射线圈水下无线电能传输系统的控制流程图。
具体实施方式
[0017]为使本专利技术的技术方案和优点更加清楚，下面结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚完整的描述：
[0018]如图1所示的一种用于AUV的双发射线圈水下无线电能传输结构，包括供电补给船101、半封闭式传输结构102和AUV装置103，所述供电补给船101提供电能，所述半封闭式传输结构102接收所述供电补给船101传送的电能，将交变的电能转化为变化的磁场能并输出，所述AUV装置103接收所述水下无线电能传输结构102传送的磁场能，将接收到的磁场能转成转化为电能并给电池组进行充电。
[0019]半封闭式传输结构102完成能量的传输过程，同时减少漏磁，减少了错位的影响。包括两个发射线圈及其控制回路，用于发出电能，包括接收线圈以及抗涡流隔板，接受来自发射线圈的能量，抗涡流隔板起到减少涡流损耗的作用。
[0020]如图1所示，所述供电补给船101包括直流电源204、高频逆变电路205和反馈控制回路206，直流电源204的作用是提供可控的直流电，为整个系统提供能源，高频逆变电路205作用是将补给船直流电源所提供的直流电转换为高频交流电，反馈控制回路206作用是驱动控制高频逆变电路205，所述直流电源204、高频逆变电路205、反馈控制回路206共同构成负电阻模块，实现负电阻电压电流同相位的性质。
[0021]其中负电阻模块采用单片机实现同期控制，将两个发射线圈的频率同相位传输给接收线圈之中。系统采用100khz—500khz频率进行传输，控制流程图见图4。
[0022]如图3所示，所述半封闭式传输结构102包括第一发射线圈104、第二发射线圈106和接收线圈105，第一发射线圈104、第二发射线圈106的作用是将高频交流电转化为磁场能并发送到接收端中，接收线圈105的作用是接收发射线圈发送的磁场能，并转化为交流电进行传输。半封闭传输结构102还包括半封闭传输结构中空部分的抗涡流隔板301，通常在水下无线电能传输结构中，由于海水的电导率远大于空气和淡水环境，因此在海水环境下无线电能传输的频率超过300khz时，会产生平行于接收线圈的涡流损耗，通过增加多个薄塑料隔板，在不影响正常无线电能传输的情况下，阻断涡流电流的流通路径，从而实现减少涡流损耗的效果，最后半封闭结构外壳中采用隔磁材料制成，通过仿真验证，能减少电磁损耗和对外界的电磁干扰。
[0023]所述AUV装置103包括整流桥回路207和AUV电池组211，整流桥回路207的作用是将高频的交流电转化为直流电，紧接着给AUV电池组211进行充电。
[0024]如图2
‑
图4所示是基于双发射回路的DTCWPT系统方案，每个发射回路分别配备一个负电阻。谐振逆变器以相同的工作频率向相应的发射线圈提供高频交流电源。每个接收器都配有一个整流桥模块，为AUV电池组211充电提供能量。整流桥模块207包括整流器，其中整流器的等效电阻用R
Lr
表示，高频逆变器205的基本电压相位可表示为：
[0025][0026]第一发射线圈104、第二发射线圈106和接收线圈105的等效自感表示为：
[0027][0028]电路参数通常由以下公式确定：
[0029][0030]图2说明了所提出的双线圈无线电能传输拓扑的等效电路，根据基尔霍夫定律，对于发射端：
[0031][0032][0033][0034][0035]相应接收端：
[0036][0037]逆变器的输入阻抗表示为：
[0038][0039]可导出有源输出功率为：...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于AUV的双发射线圈水下无线电能传输结构，其特征在于包括：提供电能的供电补给船(101)；接收所述供电补给船(101)传送的电能的半封闭式传输结构(102)，所述半封闭式传输结构(102)将交流电能转化为磁场能并输出；接收所述水下无线电能传输结构(102)传送的电场能的AUV装置(103),所述AUV装置(103)将接收到的磁场能转化为交流电。2.根据权利要求1所述的一种用于AUV的双发射线圈水下无线电能传输结构，其特征在于：所述供电补给船(101)包括船载直流电源(204)、高频逆变器(205)和反馈控制回路(206),所述船载直流电源(204)与高频逆变器(205)相连接,所述高频逆变器(205)与反馈控制回路(206)相连接。3.根据权利要求1所述的一种用于AUV的双发射线圈水下无线电能传输结构，其特征在于：所述半封闭式传输结构(102)包括第一发射线圈(104)、第二发射线圈(106)、接收线圈...

【专利技术属性】
技术研发人员：付友，石卓群，梁俊，刘宇轩，
申请(专利权)人：大连海事大学，
类型：发明
国别省市：