[发明专利]一种航天器间近场无线能量传输系统

说明书

本发明涉及了一种航天器间近场无线能量传输系统，包括在各航天器内分别设置的无线能量信号端，且各无线能量信号端均具备无线能量发射和无线能量接收两种工况状态；无线能量信号端包括依次双向连接的航天器电源控制器、逆变/整流电路和能量发射/接收电路，还包括单向连接于逆变/整流电路中的整流电路与航天器电源控制器之间的调压电路，航天器电源控制器控制航天器能源的输入、输出和能量传输的握手控制；逆变/整流电路将直流电逆变为高频交流电或者将高频交流电整流为直流电；能量发射/接收电路发射交变电磁场或者接收交变磁场；调压电路在能量接收时对整流后的直流电进行调压，该系统设置能量收发共用的结构主体，实现了双向对等无线传能。

技术领域

本发明涉及无线能量传输技术领域，具体涉及一种航天器间近场无线能量传输系统。

背景技术

随着我国航天技术的发展以及对外层空间未知领域的探索日益加深，提升航天器任务能力、保证航天器空间安全、延长航天器寿命、降低任务成本及失败风险等需求日渐强烈，这对开展航天器在轨接管、在轨组装、在轨维修、替换或拆卸等空间在轨服务与维护技术的研究及发展提出了迫切要求，其中，如何能够确保空间在轨服务与维护任务中航天器之间或设备(功能模块)之间电能传输的安全、可靠、便捷，对空间电源系统发展提出了新的需求。传统技术通过交会对接或机械臂抓取、捕获等方式连通航天器之间的有线电气接口、组建电源交互通道，其电接口会接触或暴露于外太空环境，在等离子体环境中，存在电弧放电风险、误操作风险和机械接口卡死风险，此外其对航天器对接精度、机械臂控制精度要求过高，无疑增加了生产成本和控制成本。

随着科技发展，人们开始采用激光无线能量传输技术进行卫星之间或模块航天器之间的无线能量传递，由此极大程度上克服了传统技术中利用有线电气接口、组建电源交互通道方式进行能量传输导致的电接口暴露存在电弧放电风险、操作控制困难的问题，能够增加航天器能量获取来源，延长航天器的使用寿命，尤其结合太阳能的激光无线能量传输技术，还加大对了太空资源的利用率。

但是现有技术中针对航天空间应用的激光无线能量传输技术，必须设置激光能量发射端机和激光能量接收端机的一对装置以及激光-电能转换装置，整体结构复杂、操作控制困难；该特定结构也决定了其只能是单向能量传递而不能实现双向能量传递；因为其激光束方向性强，应用过程中对激光器等各部件的对准精度要求就非常高；其必须通过光电转换过程后实现电能传输，故而使得整体的无线能量传输效率达到60％～70％后就再难提升，整体能量传输效率不够高；该技术的制造成本、应用成本都较高；其主要应用于远距离无线能量传输，对于近场无线能量传输作用不大。

所以亟待出现一种简单、高效、近场地实现航天期间无线能量传输的装置。

发明内容

本发明针对传统有线电气连接导致存在电解口暴露、容易放射电弧、机械接口卡死风险高以及现有星载激光无线能量传输技术中结构复杂操控困难、只能单向能量传递、对准精度要求过高、整体能量传输效率较低等缺陷提供了一种航天器间近场无线能量传输系统，该系统巧妙地设置能量收发共用的结构主体，简化了结构与操作，更实现了收发双向的无线能量传递，还极大地提高了能量传输效率，经济安全可靠且灵活性强。

本发明的技术方案如下：

一种航天器间近场无线能量传输系统，包括在各航天器内分别设置的无线能量信号端，无线能量传输过程发生在任意两个满足一定空间距离的所述无线能量信号端之间，且各无线能量信号端均具备无线能量发射和无线能量接收两种工况状态；