[实用新型]一种水下非接触电能传输装置

说明书

技术领域

本实用新型属于电能传输技术领域，具体涉及一种水下非接触电能传输装置。

背景技术

非接触电能传输技术的研究应用在上个世纪90年代就开始进行过尝试，特斯拉当时就进行过多次实验，但受制于当时电力电子技术和制作工艺，传输效率低，没有得到商业化应用，发展较缓慢。近现代随着电力电子技术、功率交换技术、控制技术和磁性材料的发展，以及有线电能传输所暴露的缺点，性能优良的非接触电能需求增长，非接触电能传输技术发展迅猛。国内对非接触无线电能传输相关的研究和应用起步较晚较晚，国内已知期刊中系统描述非接触电能传输技术原理的文章最早出现于2001 年。此后，以重庆大学等为代表的大学科研机构，也进行过大量的研究，在理论基础研究领域和工程应用领域方面取得了不少显著的成就，为我国非接触电能传输做出了大量贡献。深海海洋中的非接触式电力传输系统的研究尚处于起步阶段，但由于深海环境的高压和其他极端环境的影响，在技术支持、技术和理论研究方面存在着诸多不完善之处。在我国，由于基础研究起步较晚，在深海中领域中非接触电能传输没有深入的研究，地面研究也仅是一些低功耗领域，根据相关文献，它并没有被应用于工业用地产品出现的情况，也没有其他国家在水下应用的非接触式电传输技术报告和文献报道。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种水下非接触电能传输装置，其结构简单、设计合理，利用电磁感应原理，通过非接触电磁耦合器内部的磁场耦合实现电能的传输，提高设置原边逆变补偿电路和副边整流补偿电路，增加从初级耦合器到次级耦合器传输电能的能力，运行稳定可靠，实用性强，使用效果好，便于推广使用。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种水下非接触电能传输装置，其特征在于：包括依次连接的海底观测网直流电源、电能发送端和电能接收端，所述电能发送端包括依次连接的原边滤波电路、控制驱动电路、用于将直流电转换成高频交流电的原边逆变补偿电路以及初级耦合器，所述电能接收端包括依次连接的与初级耦合器耦合的次级耦合器、用于将交流电转换为直流电的副边整流补偿电路和用于为负载提供稳定可靠直流电的副边滤波电路，所述初级耦合器和次级耦合器均位于水下环境，所述初级耦合器和次级耦合器之间的间隙不大于5mm，其中N_S表示次级耦合器的线圈匝数，N_P表示初级耦合器的线圈匝数。

上述的一种水下非接触电能传输装置，其特征在于：所述控制驱动电路包括芯片TL494和型号均为IR2110的芯片U1和芯片U2，所述芯片TL494的 E2引脚分别与芯片U1的HIN引脚和芯片U2的HIN引脚相接，所述芯片TL494 的E1引脚分别与芯片U1的LIN引脚和芯片U2的LIN引脚相接，所述芯片 U1的HO引脚经电阻R1与原边逆变补偿电路相接，所述芯片U1的LO引脚经电阻R2与原边逆变补偿电路相接，所述芯片U1的VB引脚与电容C1的一端相接，电容C1的另一端分两路，一路与芯片U1的VS引脚相接，另一路与二极管D1的阴极相接，所述二极管D1的阳极分三路，一路与芯片U1的VCC引脚相接，另一路经电容C2与芯片U1的COM引脚相接，第三路与VCC电源端相接；所述芯片U2的HO引脚经电阻R3与原边逆变补偿电路相接，所述芯片 U2的LO引脚经电阻R4与原边逆变补偿电路相接，所述芯片U2的VB引脚与电容C3的一端相接，电容C3的另一端分两路，一路与芯片U2的VS引脚相接，另一路与二极管D2的阴极相接，所述二极管D2的阳极分三路，一路与芯片U2的VCC引脚相接，另一路经电容C4与芯片U2的COM引脚相接，第三路与VCC电源端相接。

上述的一种水下非接触电能传输装置，其特征在于：所述原边逆变补偿电路为方波逆变电路，所述方波逆变电路包括MOS管Q1、MOS管Q2、MOS管 Q3和MOS管Q4，所述MOS管Q1的栅极与芯片U1的HO引脚相接，所述MOS 管Q1的源极分两路，一路与所述初级耦合器的一端相接，另一路与MOS管 Q2的漏极相接，所述MOS管Q2的栅极与芯片U1的LO引脚相接，所述MOS 管Q1的漏极与VDD电源端相接，所述MOS管Q2的源极接地，所述MOS管Q3 的栅极与芯片U2的HO引脚相接，所述MOS管Q3的源极分两路，一路与所述初级耦合器的另一端相接，另一路与MOS管Q4的漏极相接，所述MOS管Q4 的栅极与芯片U2的LO引脚相接，所述MOS管Q3的漏极与VDD电源端相接，所述MOS管Q4的源极接地。