[发明专利]一种用于飞机胎压实时监控系统的非接触能量传输装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种非接触能量传输装置，尤其是一种飞机胎压实时监控系统中的非接触能量传输装置。

背景技术

飞机胎压实时监控系统是一种对轮胎内部的气压进行监测，通过数据总线和显示器向机组人员或维护人员提供轮胎的实际压力，可对轮胎的压力异常进行告警，并可根据驾驶员指令对飞机轮胎压力进行调控的装置，它是保证飞机安全的一项新技术。在日常维护中，该系统也可免去对轮胎压力进行地面人工测量，减轻对轮胎的维护工作量。

飞机胎压实时监控系统中机轮内监测模块位于机轮上随机轮一起高速旋转，工作环境恶劣，需要承受高低温、水气腐蚀、盐雾腐蚀、沙尘、强振动、大离心力等苛刻条件，因此其供电是一个技术难题。

目前旋转部件供电主要有以下几种方法：1)采用滑环供电；2)采用电池供电；3)非接触能量传输供电。

滑环属于滑动电接触范畴，是实现两个相对转动部件电能传输的精密装置，但在飞机胎压实时监控系统中，摩擦、震动、接触火花和积碳等因素限制了其应用。

另一种方法是通过电池供电，发表于《计算机测量与控制》的文章《飞机轮胎压力监控系统研究》便采用的这种供电方式，目前迅速发展的汽车轮胎压力监测技术也是采用的这种供电方式。但电池容量有限，需要定期更换，并且体积大，安装不便，难以在飞机上恶劣的高低温工作环境下应用，否则电池会发生电量损失、腐蚀破坏，甚至有爆炸起火的危险。

还有一种方法是非接触能量传输供电，如发表于《计算机测量与控制》的文章《胎压检测系统中的非接触电能传输技术》和公开号为CN 101026033A的专利《无接触电力传输系统》，这种技术采用旋转变压器电磁耦合实现，初级变换和次级变换均采用谐振技术。但由于谐振的电感和电容参数易受温度的影响，在飞机胎压实时监控系统中，环境温度大幅度变化导致非接触能量传输并不一定工作于谐振状态下。并且，出于不能对飞机胎压实时监控系统的旋转变压器耦合通信产生干扰的目的，PWM波频率较低(2kHz)，而电感数值由旋转变压器结构决定，使得能够使该装置谐振的电容体积和容值很大，因而谐振难以实现。

发明内容

为了克服现有技术在飞机胎压实时监控系统中不能可靠供电的不足，本发明提供一种非接触能量传输装置，初级变换和次级变换无需采用谐振技术，能够在飞机上恶劣的环境下工作。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：包括初级直流电源、初级变换器、旋转变压器、次级变换器和次级直流电源，所述的初级变换器包括PWM控制器和逆变网络，次级变换器包括整流滤波电路和稳压变换电路。初级直流电源直接输入初级变换器中的逆变网络，通过PWM控制器控制的逆变网络实现逆变，将直流电源逆变为PWM波，施加到旋转变压器的初级绕组两端，由于感应耦合作用，会使旋转变压器次级绕组产生感应电压，该感应电压依次经过次级变换器的整流滤波电路和稳压变换电路，输出至次级直流电源，便实现了非接触能量传输。

上述的逆变网络为H桥结构，H桥桥路开关的开通与关断由PWM控制器控制。PWM控制器由PWM专用控制芯片SG3525实现。PWM开关频率出于不能对飞机胎压实时监控系统中的旋转变压器耦合通信产生干扰的目的，选用较低的频率2kHz。

上述的H桥桥路开关为全控型器件，可为MOSFET或IGBT。

本发明的有益效果是：1)本发明利用旋转变压器进行能量传输，将传统变压器的感应耦合磁路分开，初、次级绕组分别绕制于可相互旋转的旋转变压器定子磁芯和转子铁芯上，实现电源和负载间的非接触能量耦合，可以保证初级和次级之间电气绝缘，没有裸露导体存在，不存在机械摩擦和磨损，不会产生电火花，能量传输不受尘土、污物、水等环境因素的影响，可在飞机上恶劣的环境下应用。2)本发明装置将传统非接触能量传输装置的初级补偿网络和次级补偿网络去掉，不采用谐振控制技术，逆变网络输出直接连接到旋转变压器初级绕组，施加到初级绕组上的实际上是PWM波(方波)，而非采用谐振控制技术的正弦波。旋转变压器次级绕组耦合的PWM波直接送入整流滤波电路，这样做的缺点是损失了部分效率，但好处是避免了加入体积很大、容量很大的电容作为补偿网络，而由于环境温度的影响，补偿网络并不一定总是起到补偿作用。

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

附图说明

图1为传统非接触能量传输系统框图。

图中，1-初级直流电源，2-初级变换器，3-初级补偿网络，4-旋转变压器，5-次级补偿网络，6-次级变换器，7-次级直流电源，8-PWM控制器，9-逆变网络，10-整流滤波电路，11-稳压变换电路。