[发明专利]一种基于直驱式波浪发电系统及全桥谐振逆变器的自主潜航器快速充电方法

说明书

本发明提出了一种基于直驱式波浪发电系统及全桥谐振逆变器的自主潜航器快速充电方法，包括以下步骤：（1）充电桩利用直驱式波浪发电系统发电，并储存至复合储能系统中或利用全桥谐振逆变器对自主潜航器快速充电；（2）自主潜航器与充电桩的电磁铁通电，通过电磁铁将自主潜航器固定在充电桩上；（3）自主潜航器和充电桩通过谐振感应无线充电系统实现无接触充电；（4）充电完成后，电磁铁断电，自主潜航器离开充电桩。本发明方法采用谐振感应无线充电系统实现自主潜航器无接触充电。无接触充电法不像直接接触充电法需要很高精度的配对，能适应自主潜航器高度的变化，且维护简单。

技术领域

本发明涉及基于波浪能能的自主潜航器的快速充电方法,属于电力系统输电领域。

背景技术

近年来，自主潜航器(Autonomous Underwater Vehicles，AUVs)在海洋探索研究、军事探测和巡航应用得到越来越广泛的应用。但是其续航力、速度、航程以及有效载荷仍然受到潜航器上储能装置类型和容量的限制。充电装置及方法对于提高其性能指标至关重要。

目前，AUV的储能装置仍然占据了潜航器内的大量空间，这限制了AUV的续航力以及航程。AUV储能装置，按照种类可分为燃料电池、半燃料电池、一次和二次电池。大多数AUV使用锂电池。海洋环境中，具有丰富的可再生能源，如海洋波浪能、温差能、海流能、潮汐能。为保证AUV的隐匿性，波浪能在给AUV供电方面具有天然优势。利用海洋波浪能为AUV补充电能，可以减小储能装置的规模，并提高AUV的航程、速度以及有效载荷。因此如何实现给自主潜航器快速充电，显得很有必要。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对自主潜航器，提供一种基于直驱式波浪发电系统及全桥谐振逆变器的自主潜航器快速充电方法。

为达到上述目的，本发明采用的方法是：一种基于直驱式波浪发电系统及全桥谐振逆变器的自主潜航器快速充电方法，该控制方法包括如下步骤：

(1)充电桩利用直驱式波浪发电系统发电，并储存至复合储能系统中或利用全桥谐振逆变器对自主潜航器快速充电；

(2)自主潜航器与充电桩的电磁铁通电，通过电磁铁将自主潜航器固定在充电桩上；

(3)自主潜航器和充电桩通过谐振感应无线充电系统实现无接触充电，谐振感应无线充电系统分为负载部分和充电桩部分，分别设置在自主潜航器和充电桩内，直驱式波浪发电系统发出的交流电经过PWM整流、全桥谐振逆变器输送至谐振感应无线充电系统，复合储能系统通过双向DC/DC电路输送电能至谐振感应无线充电系统，通过耦合线圈将电能传送至二次侧，再传输给自主潜航器内储能；

(4)充电完成后，电磁铁断电，自主潜航器离开充电桩。

作为本发明的一种改进，所述的复合储能系统通过监测直流母线电压值，控制复合储能充放电，当直流母线电压值高于参考值时，双向DC/DC电路变为Buck电路，直驱式波浪发电系统发出电能，储存至复合储能系统中，作为备用；当直流母线电压值低于参考值时，充电桩给自主潜航器充电，双向DC/DC电路变为Boost电路，通过直驱式波浪发电系统以及复合储能系统输出功率，给自主潜航器供电。

作为本发明的一种改进，所述的全桥谐振逆变器同一桥臂上、下开关管互补导通，对角线的两个开关管驱动波形相差移相角，改变移相角来调节系统的输出功率。

作为本发明的一种改进，所述的全桥谐振逆变器开关频率保持在85kHz。

作为本发明的一种改进，将同一桥臂上待开通的功率管上升沿滞后于另一个功率管的下降沿时间，这个时间区域称为死区。

作为本发明的一种改进，所述的自主潜航器包括动力系统、导航系统、主电池区、副电池区、照明装置、应急照明装置、GPS/Wifi通信装置、声音通信装置、声呐装置、压力/深度传感器、无接触充电装置的负载部分以及电磁铁。