【技术实现步骤摘要】
水下双边LCC补偿无线充电系统及负载与互感快速识别方法
[0001]本专利技术属于无线电能传输领域，具体涉及水下双边
LCC
补偿无线充电系统及负载与互感快速识别方法
。
技术介绍
[0002]海洋资源对人类从古至今都是宝贵的财富，随着科技发展和对海洋的深入开发，水下无人潜航器因其具备易操作
、
成本低
、
规避人员伤亡和良好的隐蔽性等优势，其应用越来越广泛，然而为了其隐蔽性的发挥，水下补给便不能使用常规的湿拔操作，且湿拔操作具有极大的安全隐患，严重影响了水下潜航器工作的持续性
。
[0003]现有对水下潜航器充电过程中识别互感与负载的方法有调频控制
、
移相控制或者加通信设备等方法，然而调频控制会导致频率工作范围较宽，而且在远离谐振频率处系统传输效率较低；移相控制是一种定频控制，通过改变逆变器输出方波的占空比来实现对输出电压的控制，但是受逆变模块损耗的影响使得系统传输效率较低；通信设备在水下很容易受海洋物质的磁场干扰，采集到的数据一旦不准确而产生误操作，会使得系统传输过程产生危险
。
技术实现思路
[0004]本专利技术所要解决的技术问题：提供水下双边
LCC
补偿无线充电系统及负载与互感快速识别方法，解决水下无人潜航器无线充电过程中观测到潜航器接收装置与供电发射装置对准情况，以及无线充电系统线圈间的互感值确定的问题，既可以保证互感的快速识别，又可以提高系统的传输能效和电池寿命
。...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.
水下双边
LCC
补偿无线充电系统，其特征在于，包括发射装置和接收装置；所述发射装置包括直流电压源
(1)、
高频逆变模块
(2)
和原边补偿拓扑和发射线圈模块
(3)
；所述接收装置包括接收线圈和副边补偿拓扑模块
(4)、
整流滤波模块
(5)
和系统负载
(6)
；所述直流电压源
(1)
的正极连接高频逆变模块
(2)
的一个直流输入端，直流电压源
(1)
的负极连接高频逆变模块
(2)
的另一个直流输入端，高频逆变模块
(2)
的输出端连接原边补偿拓扑和发射线圈模块
(3)
的拓扑输入端，原边补偿拓扑和发射线圈模块
(3)
的发射线圈与接收线圈和副边补偿拓扑模块
(4)
的接收线圈相对设置，接收线圈和副边补偿拓扑模块
(4)
的输出端连接整流滤波模块
(5)
的输入端，整流滤波模块
(5)
的输出端与系统负载
(6)
相连；通过切换原边补偿拓扑的结构，求解出系统发射装置与接收装置之间的互感值和系统负载的电阻值，实现负载与互感快速识别
。2.
根据权利要求1所述的水下双边
LCC
补偿无线充电系统，其特征在于，所述高频逆变模块
(2)
由4个
MOSFET
开关管
S1、S2、S3和
S4通过全桥连接构成，采用单相全桥逆变电路；其中每个
MOSFET
开关管是自带体二极管的
NMOS
管，体二极管反并联在
NMOS
管的源极和漏极之间，第一
MOSFET
开关管
S1的漏极分别连接直流电压源的正极和第二
MOSFET
开关管
S2的漏极，第一
MOSFET
开关管
S1的源极分别连接原边补偿拓扑和发射线圈模块
(3)
的输入端和第三
MOSFET
开关管
S3的漏极，第三
MOSFET
开关管
S3的源极分别连接直流电压源的负极和第四
MOSFET
开关管
S4的源极，第四
MOSFET
开关管
S4的漏极分别连接原边补偿拓扑和发射线圈模块
(3)
的另一个输入端和第二
MOSFET
开关管
S2的源极
。3.
根据权利要求2所述的水下双边
LCC
补偿无线充电系统，其特征在于，所述原边补偿拓扑和发射线圈模块
(3)
由第一补偿电感
L
f1
、
第一至第三补偿电容
C
f1
、C1′
、C1、
发射线圈
L1和4个
MOSFET
开关管
S5、S6、S7、S8构成；第一补偿电感
L
f1
的第一端电性分别连接第一
MOSFET
开关管
S1的源极和第五
MOSFET
开关管
S5的漏极，第一补偿电感
L
f1
的第二端电性分别连接第五
MOSFET
开关管
S5的源极
、
第一补偿电容
C
f1
的第二端电性和第三补偿电容
C1的第一端电性，第一补偿电容
C
f1
的第二端电性分别连接第一补偿电感
L
f1
的第二端电性和第三补偿电容
C1的第一端电性，第一补偿电容
C
f1
的第一端电性连接第六
MOSFET
开关管
S6的漏极，第六
MOSFET
开关管
S6的源极分别连接第四
MOSFET
开关管
S4的漏极和发射线圈
L1的第二端电性，第三补偿电容
C1的第一端电性分别连接第一补偿电感
L
f1
的第二端电性
、
第一补偿电容
C
f1
的第二端电性和第二补偿电容
C1′
的第一端电性，第三补偿电容
C1的第二端电性连接第七
MOSFET
开关管
S7的漏极，第七
MOSFET
开关管
S7的源极分别连接第八
MOSFET
开关管
S8的源极和发射线圈
L1的第一端电性，第八
MOSFET
开关管
S8的漏极第二补偿电容
C1′
的第二端电性
。4.
根据权利要求3所述的水下双边
LCC
补偿无线充电系统，其特征在于，所述接收线圈和副边补偿拓扑模块
(4)
由第二补偿电感
L
f2
、
第四补偿电容
C
f2
、
第五补偿电容
C2和接收线圈
L2构成；接收线圈
L2与原边补偿拓扑和发射线圈模块
(3)
发射线圈
L1相对设置，接收线圈
L2的第一端电性连接第五补偿电容
C2的第一端电性，接收线圈
L2的第二端电性分别连接第四补偿电容
C
f2
的第二端电性和整流滤波模块
(5)
输入端，第五补偿电容
C2的第二端电性分别连接
第四补偿电容
C
f2
的第一端电性和第二补偿电感
L
f2
的第一端电性，第四补偿电容
C
f2
的第一端电性分别连接第五补偿电容
C2的第二端电性和第二补偿电感
L
f2
的第一端电性，第四补偿电容
C
f2
的第二端电性分别连接接收线圈
L2的第二端电性和整流滤波模块
(5)
输入端，第二补偿电感
L
f2
的第二端电性连接整流滤波模块
(5)
另一个输入端
。5.
根据权利要求4所述的水下双边
LCC
补偿无线充电系统，其特征在于，所述整流滤波模块
(5)
由4个二极管和滤波电容
C
filter
构成，第一二极管
D1的阳极分别连接接收线圈和副边补偿拓扑模块
(4)
第二补偿电感
L
f2
的第二端电性和第三二极管
D3的阴极，第一二极管
D1的阴极分别连接第二二极管
D2的阴极和滤波电容
C
filter
的第一端电性，第二二极管
D2的阴极分别连接第一二极管
D1的阴极和滤波电容
C
filter
的第一端电性，第二二极管
D2的阳极分别连接接收线圈和副边补偿拓扑模块
(4)
接收线圈
L2的第二端电性和第四二极管
D4的阴极，第三二极管
D3的阴极分别连接接收线圈和副边补偿拓扑模块
(4)
第二补...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘旭，金大亮，曹宇鹏，夏晨阳，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：
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