应用于高压在线监测设备的无线电能传输系统.pdf

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1.（19）中华人民共和国国家知识产权局（12）实用新型专利（10）授权公告号（45）授权公告日期（21）申请号201920318139.9（22）申请日期2019.03.13（73）专利权人武汉大学地址430072湖北省武汉市武昌区珞珈山武汉大学（72）发明人刘畅吴军李宝林（74）专利代理机构武汉科豪知识产权代理机构（特殊普通合伙）42222代理人彭彦军（51）Int.Cl. H02J 50/12(2016.01) H01F 27/24(2006.01) H01F 27/28(2006.01) H01F 38/14(2006.01) (54)实用新型名称。

2、一种应用于高压在线监测设备的无线电力传输系统(57) 摘要本实用新型涉及无线电力传输技术，具体涉及一种应用于高压在线监测设备的无线电力传输系统，包括发射机和一个接收器。 ;发射机包括直流电源模块、分别与直流电源模块连接的电流检测电路和高频逆变电路、依次与电流检测电路连接的调幅解调电路、以及上行信号RX-2。 、发射端双谐振体、2FSK调制电路和下行信号TX-1依次连接至高频逆变电路；接收端包括接收端双谐振体、分别与接收端双谐振体连接的整流稳压电路和下行信号。 RX-1依次连接设备电池、负载调制电路，上行信号TX-2连接整流、稳压电路，依次连接下行信号RX。

3. 2FSK解调电路和电压比较电路连接到-1。系统供电稳定、功率大、使用方便、易于使用和维护。 1页权利要求、3页说明书、1页附图 CN 209375254 U 2019.09.10 CN 209375254 U 1.一种应用于高压在线监测设备的无线电力传输系统，其特征在于，包括发射器和接收器；发射机包括直流电源模块、分别与直流电源模块连接的电流检测电路和高频逆变电路。调幅解调电路和上行信号RX-2依次连接到电流检测电路，发射机双谐振体、2FSK调制电路和下行信号TX-1依次连接到高频逆变电路;接收端包括接收端双谐振体，分别与接收端的双谐振体连接。

4、整流稳压电路与下行信号RX-1、设备电池、负载调制电路、上行信号TX-2依次连接整流稳压电路、2FSK解调电路和电压比较连接下行信号RX-1依次电路；直流电源模块为高频逆变电路提供充电电压；高频逆变电路将直流电源模块输入的电能逆变为高频交流电； 2FSK调制电路控制下行信号TX-1的频率，并与接收端2FSK解调电路配合，实现能量的下行传输；电流检测电路和调幅解调电路用于检测发送端的电流变化，并与接收端的负载调制电路配合。配合实现信息的上行传输；发射端的双谐振器用于实现两个不同频率点的谐振，以电磁场的形式发射和接收高频逆变电路产生的高频交流电。

5、双谐振器通过磁耦合配合传输能量和信息；设备电池用于为高压在线监测设备储存电能；整流稳压电路用于将接收到的能量整流稳压为恒定的直流电，为设备电池供电；电压比较电路和2FSK解调电路用于检测并比较接收端的电压，配合发射端的2FSK调制电路实现能量的下行传输。负载调制电路用于控制上行信号TX-2的频率，与发射端的调幅解调电路配合，实现信息的上行传输；接收器处的双谐振器通过磁耦合接收来自发射器的能量和信息。 2.根据权利要求1所述的应用于高压在线监测设备的无线电力传输系统，其特征在于，所述发射端双谐振体采用集中式电感电容和分布式发射线圈组成的LC谐振网络。

6、结构；接收端双谐振体与发射端双谐振体结构相同，采用集中式电感、电容组成的LC谐振网络和分布式接收线圈结构。 3.根据权利要求1所述的应用于高压在线监测设备的无线电力传输系统，其特征在于，所述发射线圈和接收线圈均采用三维矩形线圈结构，底层采用两个矩形线圈连接系列中。方法是使两个矩形线圈的电流方向一致。上矩形线圈放置在下两个矩形线圈的中间，电流方向垂直于下线圈。线圈底部设有分散的铁氧体磁芯。 1/1 页2 CN 209375254 U 2 一种应用于高压在线监测设备的无线电力传输系统技术领域0001 本实用新型属于无线电力传输技术领域，具体涉及一种应用。

7、高压在线监测设备无线电力传输系统。背景技术0002 高压设备的智能化是智能电网的重要组成部分，如高压用电子式电流互感器、光控真空开关模块串并联组成的组合式智能高压真空断路器、以及高压线路温度在线监测。装置、摄像机、巡检机器人等监控设备。这些智能装置应用于电网高压侧，并引入智能控制技术。控制部分是新型高压电子器件kaiyun全站app登录入口，需要稳定的电源。虽然与电网紧密相连，但不能直接从高压侧取电。电。 0003 目前快速发展的无线供电技术不需要使用电缆将设备连接到供电系统，可以直接快速充电。另外，非接触式快充可以布置在多种场所，并且可以采用多种类型。

8、该类设备提供充电服务，让随时随地充电成为可能。 0004 现有的无线能量传输技术至少包括以下五个方向：电磁感应、电磁共振、微波、超声波和激光。其中，磁耦合谐振无线电力传输技术的原理与音叉的谐振原理相同。将具有相同振动频率的线圈布置在磁场中，由于具有相同的振动频率特性，也可以实现能量从一个线圈到另一个线圈的传输。其特点是传输距离远，可以实现一对多的能量传输，但传输效率较低，适合中等功率的中距离传输。 0005 因此，利用磁耦合谐振无线电力传输技术为高压监控设备充电将对电力系统和电力电子行业的发展起到重要的推动作用。高压侧设备充电过程中。

9、我们常常需要为无线能量传输系统的发射器和接收器提供一种稳定可靠、不干扰能量传输的无线通信方式。然而，目前基于能量信号调制的无线能量和信息同步传输技术已较为普遍。存在室外环境抗干扰性能差、信息传输导致功率传输减少、无法进行全双工通信等问题。因此，我们需要改进传统的同步传输方案，保证能量和信息能够在同一时期保持稳定。 ，传输互不干扰。另外，由于高压侧设备对传输功率的水平和稳定性有更高的要求，因此需要提出耦合度高、传输功率稳定的耦合线圈设计。实用新型内容0006 本实用新型的目的是提供一种保证能量和信息在同一时间内稳定传输且互不干扰的方法。

10.集成无线电力传输系统。 0007 为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种应用于高压在线监测设备的无线电力传输系统，包括发射端和接收端；发射端包括直流电源模块，分别与直流电源模块连接。电流检测电路和高频逆变电路连接，调幅解调电路和上行信号RX-2依次连接到电流检测电路，发射机双谐振体连接到高频逆变电路。依次为2FSK调制电路和下行信号TX-1；接收端包括接收端双谐振体、分别与接收端双谐振体连接的整流稳压电路和下行信号RX-1、依次与整流稳压电路连接的设备电池。负载调制电路，上行信号TX-2，依次带下行信号手册1/3第3页 CN 209375。

11、254U 3号的RX-1连接的2FSK解调电路和电压比较电路； 0008 直流电源模块为高频逆变电路提供充电电压；高频逆变电路将直流电源模块输入的电源进行逆变以用于高频通信； 2FSK调制电路控制下行信号TX-1的频率，并配合接收端2FSK解调电路实现能量的下行传输。电流检测电路和调幅解调电路用于检测发送端的电流变化，配合接收端的负载调制电路实现信息的上行传输；发射端的双谐振体用于实现两个不同频点的谐振，将高频逆变电路产生的高频交流电以电磁场的形式发射出去，与接收端的双谐振体配合端分别通过磁耦合传输能量和信息； 0009设备电池用于在线存储高压。

12、监控设备功耗；整流稳压电路用于将接收到的能量整流稳压为恒定的直流电kaiyun全站登录网页入口，为设备电池供电；电压比较电路和2FSK解调电路用于检测并比较接收端电压，并与发射端进行比较。负载调制电路与发射端2FSK调制电路配合，实现能量的下行传输。负载调制电路用于控制上行信号TX-2的频率，配合发射端AM解调电路实现信息的上行传输。接收端的双谐振体通过磁耦合接收发射端发射的能量和信息。 0010 上述应用于高压在线监测设备的无线电力传输系统中，发射端双谐振体采用集中式电感、电容组成的LC谐振网络和分布式发射线圈结构；接收端双谐振体和发射端双谐振体结构相同，采用集中式电感和电容组成的LC谐振网络，分布式接收。

13、线圈结构。 0011 上述应用于高压在线监测设备的无线电力传输系统中，发射线圈和接收线圈均采用三维矩形线圈结构。底层采用两个串联的矩形线圈。两个矩形线圈的电流方向由绕线方法控制。同样，将上面的矩形线圈放置在下面两个矩形线圈的中间，电流方向垂直于下面的线圈。线圈底部设有分散的铁氧体磁芯。 0012 本实用新型的有益效果：系统供电稳定、功率大、使用方便、使用维护方便。附图说明0013图1为本实用新型实施例的整体功能示意图。 0014图2为本实用新型实施例的双谐振体的基本电路拓扑图； 0015图3是本实用新型实施例的发射线圈和接收线圈的结构示意图。具体而真实。

十四、实施例0016 下面结合附图对本实用新型实施例进行详细说明。 0017 本实施例是通过如下技术方案实现的。如图1所示，应用于高压在线监测设备的无线电力传输系统包括发射器和接收器两部分： 0018 发射器包含直流电源模块、电流检测电路和高频逆变电路分别连接直流电源模块、依次连接电流检测电路的调幅解调电路、上行信号RX-2、发射端双谐振体、2FSK调制电路和下行信号TX-1到依次构成高频逆变电路；接收端包括接收端双谐振体、分别与接收端双谐振体连接的整流稳压电路和下行信号。 RX-1、设备电池、负载调制电路、上行信号依次连接整流器和稳压电路。

15、TX-2、2FSK解调电路和电压比较电路依次连接下行信号RX-1。 0019 另外，接收端直流电源模块为高频逆变电路提供充电电压；高频逆变电路将直流电源模块输入的电能逆变为高频交流电； 2FSK调制电路控制下行信号（用TX-1代表频率），配合接收端2FSK解调电路实现能量的下行传输；电流检测电路及调幅解调使用说明书 2/3 第4页 CN 209375254 U 4通道，检测发射端电流变化，配合接收端负载调制电路，实现信息的上行传输。发射端的双谐振体可以在两个不同频点实现良好的谐振，由集中式电感和电容组成LC谐振网络，呈分布式。

16、发射线圈的组成如图2所示，高频逆变电路产生的高频交流电以电磁场的形式发射出去。它与接收端的双谐振体配合，以磁耦合的方式传输能量和信息。出去。 0020 另外，接收端设备电池用于储存高压在线监测设备使用的电能；整流稳压电路将接收到的能量整流稳压为恒定的直流电，为设备电池供电；电压比较电路和2FSK解调电路检测并比较接收端电压，配合发射端2FSK调制电路实现能量的下行传输；负载调制电路控制上行信号(这里用TX-2表示)的频率，与发送端调幅解调电路配合，实现信息的上行传输。接收端双谐振体与发射端双谐振体结构相同，均为集中电感和电容组成的LC。

17、由谐振网络和分布式接收线圈组成，通过磁耦合接收发射器发射的能量和信息。 0021 本实施例的能量与信息的同步传输是这样实现的： 为了避免能量信号对通信信号的干扰，降低系统复杂度和成本，采用基于能量信号的调制解调来实现能量传输。同时kaiyun.ccm，为了避免调幅调制带来的系统发射功率降低以及动态环境下抗干扰性能差的问题，能量信号调制方式选择2FSK频移键控进行调制；下行信号TX-1经过2FSK调制电路进行能量控制。信号频率在下行通信中实现2FSK频移键控。当下行数字信号为“1”时，能量信号的频率为f1；当下行信号为“0”时，能量信号的频率切换为f2。接收端再次通过。

18、双谐振器采集2FSK能量信号，然后与电压比较器比较进行解调，得到下行数字信号RX-1。上行通信在不增加额外的通信信号传输通道的情况下，利用负载调制实现反向数据传输。上行数字信号TX-2通过负载调制电路改变接收端的负载，从而影响接收机到发射机的反射阻抗，实现上行通信调制；发射端则检测能量发射电路的电流变化，然后通过调幅解调电路进行解调。调制后，解调即可得到上行数字信号RX-2。 0022 如图3所示，本实施例中，发射线圈和接收线圈均采用3维矩形线圈结构。底层采用两个矩形线圈串联结构。通过绕制方法，两个矩形线圈的电流方向相同。上面的矩形线圈放置在底层两个线圈的中间。

19. 电流方向垂直于底部线圈。这种新型线圈结构可以大大提高有效充电区域和线圈间磁场的均匀性，进一步提高无线电力传输系统传输功率的稳定性和能量传输效率。同时，在线圈底部安装了分散的铁氧体磁芯，进一步提高了线圈之间的耦合，并且磁芯的重量远低于传统盘式磁芯。 0023 应当理解，本说明书中未详细阐述的部分均属于现有技术。 [0024] 尽管以上结合附图对本发明的具体实施例进行了描述，但是本领域的普通技术人员应该理解，这些仅仅是示例，在不脱离本发明的精神的情况下，这些实施例可以进行各种变化或修改。本发明。原则和本质。本发明的范围仅由所附权利要求书限制。说明书 3/3 第 5 页 CN 209375254 U 5 图 1 图 2 图 3 附说明书 图 1/1 第 6 页 CN 209375254 U 6.