【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于无线供电的，特别涉及空间激光雷达自适应无线供电系统及供电的方法。
技术介绍
1、使用非接触式的供电模式是空间激光雷达主要的亟待解决的问题之一，它的主要作用为：满足激光雷达成像视场和成像帧数的需求，满足水平向工作角度360°甚至更高的需求，保证激光雷达水平向连续转动工作。
2、传统方法使用接触式滑环供电，在高速旋转的状态下往往会出现接触火花、落粉、电刷磨损和太空环境中维修成本高等问题，难以满足航天工业日益进步的需求。
3、用磁谐振式无线供电时，在满足空间激光雷达的大视场需求和水平方向大角度旋转的需求同时，对其供电效率的要求也提出了极大的考验。针对通用旋转体的无线供电设备效率较低的情况，通过对原边电路的电流信息进行检测，消除原线圈中因谐振电容和谐振电阻的变化而产生的相位差，或者对谐振电容和电阻进行补偿的方法，以达到提高效率的要求，但其供电效率的要求仍无法满足需求。
技术实现思路
1、为解决上述技术问题，本专利技术提出空间激光雷达自适应无线供电系统，克服在传统的滑环供电在高速旋转的状态下出现的接触火花、落粉、电刷磨损、太空环境中维修成本高和供电效率低下等问题，并对磁谐振的无线供电效率进行提高和稳定。
2、为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案为：
3、空间激光雷达自适应无线供电系统主要由三部分构成，分别是驱动电源部分、磁耦合谐振部分和能量接收部分。其特征在于：采用arm芯片为处理器的驱动电源对电流进行高频逆变，其中包括pwm
4、所述的pwm波输出模块通过arm芯片输出两路互补带死区的pwm波；
5、所述的uart通信模块用于根据上位pc机指令对驱动电源进行控制，将驱动信息反馈给上位pc机；
6、所述的iic通信模块用于控制oled屏实时显示谐振频率、原副线圈中的电流相位信息和线圈中电流与输出pwm波的相位差信息；
7、所述的无线通信模块用于实时传输原副线圈中的电流相位信息和激光雷达的扫描装置和供电系统之间的数据；
8、所述的全桥逆变电路驱动模块通过ir2110的高端悬浮自举电路，实现对全桥逆变电路中的4个mos管进行上下端的控制；
9、所述的全桥逆变电路模块用于将直流电转化为方波交流电；
10、所述的lc滤波电路模块用于对全桥逆变电路输出的方波交流电进行滤波；
11、所述的原副线圈谐振电路模块用于将原边线圈产生的电能以磁能的形式传递给副边线圈；
12、所述的电流检测模块用于检测原副线圈中的交流电相位信息和频率信息；
13、所述的整流电路模块用于将交流电转化为直流电；
14、进一步地，所述的驱动电源部分采用的全桥逆变电路，由arm芯片进行带死区互补的pwm波输出，生成标准的谐振方波交流电作为磁耦合谐振电路的驱动电源。
15、进一步地，所述的uart通信模块为arm芯片自带模块，产生与pc上位机互换信息的指令。
16、进一步地，所述iic通信模块为arm芯片自带模块，将产生iic通信协议，从而驱动oled进行信息显示。
17、进一步地，所述ir2110的高端悬浮自举电源的设计，可以大大减少驱动电源的数目，即两个ir2110可实现对四个mos管的上下端控制。
18、进一步地，所述lc滤波电路模块使得全桥逆变电路输出的方波交流电更加平稳。
19、进一步地，所述原副线圈谐振电路模块经lrc电路产生磁谐振，使得电路中阻抗最小。
20、本专利技术还提供空间激光雷达自适应无线供电的方法，包括：空间激光雷达自适应无线供电系统内部所需的电源均由外部30v直流电源变换得到，电源模块变换得到30v方波交流电；12v电源为逆变驱动模块供电；3.3v电源为arm芯片和oled显示模块供电；arm芯片与oled显示模块之间通过iic通讯方式方式进行通信，将arm产生的带死区互补的两路pwm波信号送入全桥逆变驱动模块，将两路ttl电平信号经lvc4245芯片放大成为5v信号，驱动两个ir2110；全桥驱动信号经全桥逆变电路输出为方波交流电；方波交流电经原线圈谐振电路模块将电能传输到副线圈谐振电路模块；副线圈谐振电路模块经整流电路模块将交流电转变为供激光雷达各类传感器使用的直流电；arm芯片与上位pc机之间采用uart串口通信，将方波交流电、原线圈中电流和副线圈中的电流相位信息发送给上位pc机。利用模糊pi控制的方法对方波交流电、原线圈中电流相位差进行消除，同时利用无线数传通信对副边电路的电流信息同时进行传输，利用模糊pi控制的方法对方波交流电、原线圈中电流相位差进行消除，进一步达到效率提高的要求。
21、本专利技术提供磁谐振无线供电的方法适用于空间激光雷达，该方法中线圈交流电的频率与arm输入驱动信号频率基本一致，经模糊pi控制的方法对其因产生的相位差而导致的效率下降的现象进行跟踪调节，无需设计复杂的移相电路，避免了相位差给锁相检测带来的困扰，提高了空间激光雷达供电效率。
22、本专利技术和现有方法相比的优点在于：
23、1、采用磁谐振无线供电的方法为空间激光雷达进行供电，避免了传统方法中使用接触式滑环供电，在高速旋转的状态下往往会出现接触火花、落粉、电刷磨损和太空环境中维修成本高等问题。
24、2、采用模糊pi控制的方法，对无线供电过程中因产生的相位差而导致的效率下降的现象进行跟踪调节，无需设计复杂的移相电路，避免了相位差给锁相检测带来的困扰，提高了空间激光雷达供电效率。
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1.一种空间激光雷达自适应无线供电系统，其特征在于，无线供电系统由三部分构成，分别是驱动电源部分、磁耦合谐振部分和能量接收部分；
2.根据权利要求1所述的一种空间激光雷达自适应无线供电系统，其特征在于：所述的驱动电源部分采用的全桥逆变电路模块，由ARM芯片进行带死区互补的PWM波输出，生成标准的谐振方波交流电作为原副线圈谐振电路的驱动电源。
3.根据权利要求1所述的一种空间激光雷达自适应无线供电系统，其特征在于：所述的UART通信模块为ARM芯片自带模块，产生与PC上位机互换信息的指令。
4.根据权利要求1所述的一种空间激光雷达自适应无线供电系统，其特征在于：所述IIC通信模块为ARM芯片自带模块，将产生IIC通信协议，从而驱动OLED进行信息显示。
5.根据权利要求1所述的一种空间激光雷达自适应无线供电系统，其特征在于：所述IR2110的高端悬浮自举电源，能够减少驱动电源的数目，即两个IR2110可实现对四个MOS管的上下端控制。
6.根据权利要求1所述的一种空间激光雷达自适应无线供电系统，其特征在于：所述LC滤波电路
7.根据权利要求1所述的一种空间激光雷达自适应无线供电系统，其特征在于：所述原副线圈谐振电路模块经LRC电路产生磁谐振，使得电路中阻抗最小。
8.根据权利要求1-7之一所述的空间激光雷达自适应无线供电系统的供电方法，其特征在于：
...【技术特征摘要】
1.一种空间激光雷达自适应无线供电系统，其特征在于，无线供电系统由三部分构成，分别是驱动电源部分、磁耦合谐振部分和能量接收部分；
2.根据权利要求1所述的一种空间激光雷达自适应无线供电系统，其特征在于：所述的驱动电源部分采用的全桥逆变电路模块，由arm芯片进行带死区互补的pwm波输出，生成标准的谐振方波交流电作为原副线圈谐振电路的驱动电源。
3.根据权利要求1所述的一种空间激光雷达自适应无线供电系统，其特征在于：所述的uart通信模块为arm芯片自带模块，产生与pc上位机互换信息的指令。
4.根据权利要求1所述的一种空间激光雷达自适应无线供电系统，其特征在于：所述iic通信模块为arm芯片自带模块，将产生...
【专利技术属性】
技术研发人员：冯志辉，武泽，
申请(专利权)人：中国科学院光电技术研究所，
类型：发明
国别省市：
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