[发明专利]一种基于无线输电的矿用电机车充电装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于无线输电的矿用电机车充电装置及方法。

背景技术

矿用蓄电池电机车是煤矿井下，水平巷道上，长距离运输的一种重要的运输工具。它在矿井中的煤炭运输及其辅助运输中占着重要的地位。它的优点是成本较低，运输的能力较大，操作较方便，有非工作储备系统等优点。

煤矿井下的架线电机车一直是较有争议设备，架线式的电机车是借受电弓从电路上取得电能的。当电机车运行时，受电弓沿着架空线滑动，依靠受电弓接触架空线来获取电能，在接触部分，滑动过程中容易产生电火花，直接暴露的电火花是很容易有事故隐患的。

矿用蓄电池电机车的充电方式主要是以有线方式来充电，由于煤矿下电气设备主要是隔爆型电气设备，所以在矿井下电气设备之间的连接线是比较薄弱的环节，再加上这种“有线”的传输方式的接口处频繁插拔、安装容易造成摩擦、损坏，电能传输中很容易产生火花，进而会影响到安全指标。

无线输电技术产生比较早，但其发展比较缓慢。在2007年6月，美国麻省理工学院宣布利用电磁共振技术成功的通过无线手段，点亮了一个离电源约2m远的60W灯泡。其开辟了一种全新的无线传输方式，磁耦合共振传输方式，这种传输方式可以达到较长的传输距离，传输效率也相当可观。

发明内容

为了克服矿用蓄电池电机车在充电时充电线路的来回插拔、安装带来的不便捷以及传输线路存在的安全问题，本发明提出了一种方便快捷，安全系数高的为矿用蓄电池电机车供电的装置，该装置能够在煤矿井下这种环境恶劣情况下，对矿用蓄电池电机车进行无线供电，能够在短时间内快速、高效的为矿用电机车安全的供配电，有效的避免了在煤矿下，因为摩擦、接触火花而引起事故，为煤矿井下提供更加便捷的电机车使用。

为实现上述目的，本发明的方案是：一种基于无线输电的矿用电机车充电装置及方法，包括位于煤矿井下底板下部的电能无线传输设备和位于煤矿井下底板上部的电能无线接收设备，其中所述的电能无线传输设备和电能无线接收设备是通过无线方式连接的，所述的电能无线传输设备包括第一电能调节模块(1)、无线输电模块(2)、数据分析模块(8)和优化配置模块(9)，所述的电能无线接收设备包括无线接收模块(3)、第二电能调节模块(4)、匹配模块(5)、蓄电池(6)和数据反馈模块(7)。

所述第一电能调节模块包括第一整流滤波单元、高频逆变单元和功率放大单元，第一整流滤波单元用于将电网中低频50Hz交流电转化成直流电传输至高频逆变单元，高频逆变单元将直流电变为高频的交流电再输送到功率放大单元将功率放大，为无线输电模块提供能量。

所述无线输电模块包括发射天线、发射天线控制模块；所述发射天线中设置有单匝线圈，用于将高频交流电通过磁效应产生交变磁场，再经过发射天线与接收天线的磁耦合共振通道传输能量；所述发射天线控制模块包括天线时分器、中央处理器、存储器；天线时分器用于时分的控制正向电能传输和反向信息传输；中央处理器用于在不需要信息传输时，智能的控制时分器关闭与否；存储器用于存储无线反馈回的数据的，防止丢失。

所述无线接收模块包括接收天线、接收天线控制模块；所述无线接收天线用于接收无线输电模块通过磁耦合共振通道发射过来磁能，所述无线接收天线中设置有单匝线圈用于将接收到的磁能通过电磁感应变成交流电能，所述无线接收天线用于发射数据反馈模块反馈的数据传输至发射天线；所述接收天线控制模块和发射天线控制模块功能相同。

所述第二电能调节模块包括第二整流滤波单元，主要是用于将交流电转化为适合存储的直流电，传输到所述匹配模块进行匹配。

所述匹配模块包括负载匹配模块和自动调节装置；匹配模块选择“T”型匹配网络，通过自动调节装置调节相应参数使得电能通过匹配后更好的存储到矿用电机车的蓄电池中，使蓄电池达到最理想的能量吸收。

所述数据反馈模块包括数据采集模块、数据处理模块；所述数据采集模块用于采集第二电能模块输出的功率信息，所述数据处理器用于将采集到的功率信息转化成适合无线传输的形式，加载到无线接收模块上，通过无线接收模块将信息以无线形式反向传送到无线输电模块。

所述数据分析模块包括数据的解调模块、数据对比模块；所述数据解调模块用于将无线接收到的数据进行解调，得到适合读取的数据；所述数据对比模块用于将解调后的数据进行分析对比后得出需要优化、调节的信息，分析对比后的信息传输到所述的优化配置模块。