[发明专利]一种水下无人潜航器的双向无线电能传输系统

说明书

本发明涉及无线电能传输领域，尤其涉及一种水下无人潜航器的双向无线电能传输系统，其包括设于充电站的无线电能发送装置、设于潜航器上的无线电能收发装置和设于需能量补给设备上的无线电能接收装置；无线电能发送装置用于将直流输入电能转换为交变的磁能发射给无线电能收发装置；无线电能收发装置工作于接收和发射两种状态，工作于接收状态时，无线电能收发装置用于将接收到的磁能转化为直流电能实现潜航器的充电；工作于发射状态时，无线电能收发装置用于将潜航器存储的电能转换为交变的磁能发射至无线电能接收装置；无线电能接收装置用于将接收到的磁场电能转换为直流电能实现需能量补给设备的充电。本发明实现潜航器电能的双向无线传输。

技术领域

本发明涉及无线电能传输领域，尤其涉及一种水下无人潜航器的双向无线电能传输系统。

背景技术

随着世界人口迅速的膨胀，经济持久而快速的发展，人们对于能源问题始终保持着足够的警惕性。伴随科学技术的进步海洋资源的开发与利用越来越受到人们的重视，已探明的海域中也有着丰富的矿物资源存储以及大量的海洋生物存在，这些资源是人类发展的所急需的，也是人类可持续发展的重要基石。水下无人潜航器作为人类探测和开发海洋的水下高科技设备，在军事、民用、科研等领域均产生了巨大的应用价值，对于开发和探索自然资源，提升经济发展具有十分重要的现实意义。

水下无人潜航器的能量是由其自身携带的电池供给，当电能将要耗尽时，需要到就近的海底基站进行水下电能补给。目前唯一的方式是进行湿拔操作，这种方式带来了很大的安全隐患以及不便性。还有些智能监测设备在固定地点进行服役，也需要给它进行能量补给，现有的方式是跟换设备进行不间断的监测，此方式需要人工操作费事费力。因此这些传统的方法已经严重落后，有些都已经无法实施，从而严重影响了水下无人潜航器连续工作条件。

发明内容

本发明的目的是为了提供一种水下无人潜航器的双向无线电能传输系统，可以实现潜航器电能的双向无线传输。

为解决以上技术问题，本发明的技术方案为：一种水下无人潜航器的双向无线电能传输系统，包括设于充电站的无线电能发送装置、设于潜航器上的无线电能收发装置和设于需能量补给设备上的无线电能接收装置；

无线电能发送装置用于将直流输入电能转换为交变的磁能发射给无线电能收发装置；

无线电能收发装置工作于接收和发射两种状态，工作于接收状态时，无线电能收发装置用于将接收到的磁能转化为直流电能实现潜航器的充电；工作于发射状态时，无线电能收发装置用于将潜航器存储的电能转换为交变的磁能发射至无线电能接收装置；

无线电能接收装置用于将接收到的磁场电能转换为直流电能实现需能量补给设备的充电。

按以上方案，无线电能发送装置包括发射控制器、全桥逆变器、第一补偿电容和第一能量耦合器；第一补偿电容和第一能量耦合器串联后组成第一谐振电路；全桥逆变器连接于充电站获取直流电能并将直流电能高频逆变为交变电能，第一谐振电路连接于全桥逆变器用于将交变电能转换为交变的磁能发射至无线电能收发装置，发射控制器用于驱动全桥逆变器工作；

无线电能收发装置包括收发控制器、全桥变换器、第二补偿电容和第二能量耦合器；第二补偿电容和第二能量耦合器串联后组成第二谐振电路；全桥变换器用于工作于逆变和整流两种工作状态，收发控制器用于切换全桥变换器工作状态及驱动全桥变换器工作，第二谐振电路连接于全桥变换器；

无线电能收发装置处于接收状态时，全桥变换器工作于整流状态，第二谐振电路接收第一谐振电路发送的磁能并转换为交变电能，全桥变换器将交变电能同步整流为直流电能后给潜航器电池组充电；

无线电能收发装置处于发射状态时，全桥变换器工作于逆变状态，全桥变换器获取潜航器电池组的直流电能并将直流电能高频逆变为交变电能，第二谐振电路将交变电能转换为交变的磁能发射至无线电能接收装置；