[发明专利]一种多发射、多接收线圈级联的磁吸附式水下无线供电系统

说明书

本发明公开了一种多发射、多接收线圈级联的磁吸附式水下无线供电系统，包括：AUV接收端和水下充电装置；所述AUV接收端包括线圈接收端、第一磁铁阵列、谐振补偿电路、整流滤波电路、电池组、第一NFC模块、反向电磁铁、调制电路、控制电路、电磁铁驱动电路和变压器，所述水下充电装置包括水密接头，水下电缆，第二磁铁阵列，第二NFC模块、线圈发射端、驱动电路、补偿电路、高频逆变电路和第二电池组，所述第二磁铁阵列连接在线圈发射端上，所述线圈发射端与补偿电路相连接，所述补偿电路与高频逆变电路相连接，所述高频逆变电路与电池组相连接，所述高频逆变电路与驱动电路相连接。

技术领域

本发明涉及无线输电技术领域，尤其涉及一种多发射、多接收线圈级联的磁吸附式水下无线供电系统。

背景技术

AUV(自主水下航行器，Autonomous Underwater Vehicles)的无线电能传输是典型的水下WPT系统应用实例之一，AUV作为一种海上力量，以自主控制、海上作业更加灵活自如等优点，在勘探地貌、打捞沉船、铺设水下电缆及水下维护等领域发挥着重要作用，但是目前AUV的充电面临着因电池拆卸进水，电子器件遭受海水腐蚀，充电过程繁琐等问题，AVU在水下完成充电可以有效的增加水下作业时间、提高工作效率，非接触式充电系统在发射端和接收端的电路完全隔离，通过线圈间的电磁耦合将电能以无接触的方式进行传输，两侧电路独立封装，不仅消除了摩擦漏电等危险，通过简单的封装就能使其拥有不错的防水性，这使得无线充电成为了AUV的一种理想的充电方式。

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问题：1.传输功率和效率不足以给AUV供电；距离和体积矛盾，当两线圈之间的具体增大时，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。

发明内容

根据现有技术存在的问题，本发明公开了一种多发射、多接收线圈级联的磁吸附式水下无线供电系统，AUV接收端和水下充电装置；

所述AUV接收端包括线圈接收端、第一磁铁阵列、谐振补偿电路、整流滤波电路、电池组、第一NFC模块、反向电磁铁、调制电路、控制电路、电磁铁驱动电路和变压器，所述第一磁铁阵列连接在线圈接收端上，所述线圈接收端与谐振补偿电路相连接，所述谐振补偿电路与整流滤波电路相连接，所述整流滤波电路与电池组相连接，所述谐振补偿电路上还连接有调制电路，所述调制电路与控制电路相连接，所述控制电路与电磁铁驱动电路相连接，所述电磁铁驱动电路与线圈接收端相连接，所述电池组与变压器相连接；

所述水下充电装置包括水密接头，水下电缆，第二磁铁阵列，第二NFC模块、线圈发射端、驱动电路、补偿电路、高频逆变电路和第二电池组，所述第二磁铁阵列连接在线圈发射端上，所述线圈发射端与补偿电路相连接，所述补偿电路与高频逆变电路相连接，所述高频逆变电路与电池组相连接，所述高频逆变电路与驱动电路相连接。

进一步的，所述线圈发射端包括n个负电阻和n个发射模块L_pn，所述线圈接收端包括n个接收模块和1个负载R_L，n个发射模块与n个负电阻串联连接，每个发射模块L_pn均包括串联连接的发射线圈L_pi、发射端谐振电容C_pi和发射线圈等效内阻R_Si，n个发射模块L_pn的发射线圈Lpi相互之间处于解耦或弱耦合状态；n个接收模块与负载R_L并联连接，每个接收模块均包括串联连接的接收线圈L_si和接收端谐振电容C_si，n个接收模块的接收线圈L_si相互之间处于解耦或者弱耦合状态。