一种用于高压线路装置供电的无线取电系统及使用方法与流程

本发明属于电力自动化，具体涉及一种用于高压线路装置供电的无线取电系统及使用方法。

背景技术：

1、高压线路装置常用的供电方式一种是通过互感器取电，一种是激光供电，一种是电容分压供电，此三种方式均存在缺点，对于电流互感器方式在高压电力线路中电流比较小时取电不足，从而导致不能提供高压线路装置所需的足够电能；对于激光供电方式，其光电转换器的价格昂贵，且长时间运行后容易损坏，导致使用及更换的成本高；而对于电容分压供电方式由于不能进行电气隔离，则存在击穿高压线路装置的风险。

2、综上，高压线路装置设置为高压线路等电位装置后，常采用的电流互感器取电、激光供电以及电容分压式供电三种方式均存在缺陷，不能满足高压线路装置用电需求。

3、此为现有技术的不足，因此，针对现有技术中的上述缺陷，提供一种用于高压线路装置供电的无线取电系统及使用方法，是非常有必要的。

技术实现思路

1、针对现有技术的上述高压线路装置设置为高压线路等电位装置后，常采用的电流互感器取电、激光供电以及电容分压式供电三种方式均存在缺陷，不能满足高压线路装置用电需求的缺陷，本发明提供一种用于高压线路装置供电的无线取电系统及使用方法，以解决上述技术问题。

2、第一方面，本发明提供一种用于高压线路装置供电的无线取电系统，包括发射模块和接收模块；

3、发射模块包括发射线圈和发射线圈控制板；

4、接收模块包括接收线圈和接收线圈控制板；

5、发射线圈和接收线圈套在高压电力线路上，且高压电力线路穿过发射线圈及接收线圈的中心；

6、发射线圈控制板上设置有微处理器、开关电路模块、电流检测模块以及电源；接收线圈控制板上设有整流模块和稳压模块；

7、微处理器控制开关电路模块将电源提供的直流电转换第一交流电，从而在发射线圈产生交变磁场，同时接收电流检测模块采集的发射线圈的电流值，再根据发射线圈的电流值控制开关模块调整第一交流电的频率，进而调整发射功率；接收线圈在交变磁场中感应产生第二交流电；

8、接收线圈控制板将接收线圈中产生的第二交流电使用整流模块整流及稳压模块稳压后提供给高压线路装置供电。

9、进一步地，开关电路模块包括电压变换单元、驱动器芯片u2、第一半桥驱动芯片u1和第二半桥驱动芯片u3、第一mos管q1、第二mos管q2、第三mos管q3以及第四mos管q4；

10、电压变换单元为微处理器u8、驱动器芯片u2、第一半桥驱动芯片u1、第二半桥驱动芯片u3、第一mos管q1、第二mos管q2、第三mos管q3以及第四mos管q4供电；

11、微处理器u8生成互补的第一方波信号和第二方波信号，并将第一方波信号和第二方波信号提供给驱动器芯片u2进行功率提升；

12、第一半桥驱动芯片u1将功率提升后的第一方波信号生成互补的第三方波信号和第四方波信号；

13、第二半桥驱动芯片u3将功率提升后的第二方波信号生成第五方波信号和第六方波信号；

14、第三方波信号、第四方波信号、第五方波信号和第六方波信号分别通过控制第一mos管q1、第二mos管q2、第三mos管q3以及第四mos管q4的通断，在发射线圈产生交流电。

15、进一步地，电压变换单元包括第一电压变换芯片u5、第二电压变换芯片u6和第三电压变换芯片u7；

16、第一电压变换芯片u5的输入端连接有第一电容c1，并与电源连接；

17、第一电压变换芯片u5的输出端连接有第二电容c2及第一电压输出端，并与第二电压变换芯片u6连接；

18、第二电压变换芯片u6的输出端连接有第三电容c3及第二电压输出端，并与第三电压变换芯片u7连接；

19、第三电压变换芯片u7的输出端连接有第四电容c4以及第三电压输出端；

20、第一电容c1另一端、第二电容c2另一端、第三电容c3另一端、第四电容c4另一端以及第一电压变换芯片u5的接地端、第二电压变换芯片u6的接地端以及第三电压变换芯片u7的接地端连接，并接地。

21、进一步地，微处理器u8与第三电压输出端连接；

22、驱动器芯片u2设有第一电源管脚vcca、第二电源管脚vccb、第一信号输入管脚a1、第二信号输入管脚a2、第一信号输出管脚b1、第二信号输出管脚b2、驱动芯片管脚dir以及接地管脚gnd；

23、驱动器芯片u2的第一电源管脚vcca及驱动芯片管脚dir与第三电压输出端连接；

24、驱动器芯片u2的第二电源管脚vccb与第二电压输出管脚连接，驱动器芯片u2的接地管脚gnd接地；

25、驱动器芯片u2的第一信号输入管脚a1及第二信号输入管脚a2均与微处理器u8连接；

26、驱动器芯片u2的第一信号输出管脚b1与第一半桥驱动芯片u1连接，驱动器芯片u2的第二信号输出管脚b2与第二半桥驱动芯片u3连接。

27、进一步地，第一半桥驱动芯片u1及第二半桥驱动芯片u3均设有驱动电源管脚vcc、输入管脚in、关断引脚sd#、信号地管脚com、浮动电源管脚vb、高侧输出管脚ho、高侧浮动电源回端管脚vs以及低侧输出管脚lo；

28、第一半桥驱动芯片u1的驱动电源管脚vcc及关断管脚sd#与第一电压输出端连接，第一半桥驱动芯片u1的输入管脚in与驱动器芯片的第一信号输出管脚b1连接，第一半桥驱动芯片u1的信号地管脚com接地；

29、第一半桥驱动芯片u1的浮动电源管脚vb连接有第一二极管d1和第五电容c5，第一二极管d1的负极与第一半桥驱动芯片u1的浮动电源管脚vb连接，第一二极管d1的正极连接有第一电阻r1，第一电阻r1的另一端与第一电压输出端连接，第五电容c5另一端与第一半桥驱动芯片u1的高侧浮动电源回端管脚vs连接；

30、第一半桥驱动芯片u1的高侧输出管脚ho连接有第二电阻r2和第二二极管d2，第二二极管d2的负极与第一半桥驱动芯片u1的高侧输出管脚ho连接，第二二极管d2的正极与第二电阻r2另一端连接，并与第一mos管q1的栅极连接；

31、第一半桥驱动芯片u1的低侧输出管脚lo连接有第三电阻r3和第三二极管d3，第三二极管d3的负极与第一半桥驱动芯片u1的低侧输出管脚lo连接，第三二极管d3的正极与第三电阻r3另一端连接，并与第二mos管q2的栅极连接；

32、第一mos管q1的漏极与电源连接，第二mos管q2的源极连接有交流地gnd1，第一mos管q1的源极与第二mos管q2的漏极连接，并与第一半桥驱动芯片u1的高侧浮动电源回端管脚vs及第五电容c5连接，还与发射线圈连接；

33、发射线圈另一端连接有第六电容c6；

34、第二半桥驱动芯片u3的驱动电源管脚vcc及关断管脚sd#与第一电压输出端连接，第二半桥驱动芯片u3的输入管脚in与驱动器芯片的第二信号输出管脚b2接，第二半桥驱动芯片u3的信号地管脚com接地；

35、第二半桥驱动芯片u3的浮动电源管脚vb连接有第四二极管d4第七电容c7，第四二极管d4的负极与第二半桥驱动芯片u3的浮动电源管脚vb连接，第四二极管d4的正极连接有第四电阻r4，第四电阻r4的另一端与第一电压输出端连接，第七电容c7另一端与第二半桥驱动芯片u3的高侧浮动电源回端管脚vs连接；

36、第二半桥驱动芯片u3的高侧输出管脚ho连接有第五电阻r5和第五二极管d5，第五二极管d5的负极与第二半桥驱动芯片u3的高侧输出管脚ho连接，第五二极管d5的正极与第五电阻r5另一端连接，并与第三mos管q3的栅极连接；

37、第二半桥驱动芯片u3的低侧输出管脚lo连接有第六电阻r6和第六二极管d6，第六二极管d6的负极与第二半桥驱动芯片u3的低侧输出管脚lo连接，第六二极管d6的正极与第六电阻r6另一端连接，并与第四mos管q4的栅极连接；

38、第三mos管q3的漏极与电源连接，第三mos管q3的源极与第四mos管q4的漏极连接，并与第二半桥驱动芯片u3的高侧浮动电源回端管脚vs、第七电容c7另一端以及第六电容c6另一端连接；

39、第四mos管q4的源极与电流检测模块连接，并与交流地gnd1连接。

40、进一步地，电流检测模块包括运算放大器u4；

41、运算放大器u4的正电源端与第三电压输出端连接，运算放大器u4的负电源端接地，运算放大器的同向输入端连接有第七电阻r7、第八电阻r8、第九电阻r9，第七电阻r7另一端与第三电压输出端连接，第九电阻r9另一端接地；第八电阻r8另一端连接有稳压二极管d7、第十一电阻r11以及第十二电阻r12，并与交流地gnd1连接；

42、稳压二极管d7正极与第八电阻r8连接，稳压二极管d7另一端接地；

43、第十一电阻r11和第十二电阻r12另一端接地；

44、运算放大器u4的反向输入端连接有第十三电阻r13和第十四电阻r14；

45、第十四电阻r14另一端接地，第十三电阻r13另一端与运算放大器u4的输出端连接；

46、运算放大器u4的输出端还连接有第十电阻r10，第十电阻r10另一端连接有第八电容c8，并与微处理器连接，第八电容c8另一端接地。

47、进一步地，发射线圈控制板上还设置有按键模块、led模块以及串口调试模块；按键模块、led模块以及串口调试模块均与微处理器连接；

48、按键模块，用于向微处理器提供手动调节命令，调整产生的方波信号频率，从而调节发射模块的发射功率；

49、led模块，用于显示发射模块的运行状态及供电状态；

50、串口调试模块，用于通过串口监测工具实时打印显示发射线圈电流大小以及微处理器输出的方波信号频率；

51、设置接收线圈控制板与高压线路装置等电位；

52、发射线圈内径大于319.5cm，小于320.5cm；

53、发射线圈与接收线圈的间距大于14.5cm，小于15.5cm。

54、进一步地，整流模块包括第八二极管d8、第九二极管d9、第十二极管d10以及第十一二极管d11；

55、稳压模块包括稳压芯片u9、第九电容c9及第十电容c10；

56、第八二极管d8负极与第九二极管d9正极连接，并连接有第十一电容c11，第十一电容c11与接收线圈第一端连接，第十二极管d10负极与第十一二极管d11正极连接，并与接收线圈第二端连接；

57、第九二极管d9负极与第十一二极管d11负极与第九电容c9连接，并与稳压芯片u9输入端连接；

58、稳压芯片u9输出端与第十电容c10连接，并与高压线路装置正电源端连接；第八二极管d8正极与第十二极管d10正极、第十电容c10另一端、第十一电容c11另一端以及高压线路装置负电源端连接，并接地。

59、第二方面，本发明提供一种用于高压线路装置供电的无线取电系统使用方法，包括如下步骤:

60、s1.微处理器控制开关电路模块将电源提供的直流电转换第一交流电，从而在发射线圈产生交变磁场，同时接收电流检测模块采集的发射线圈的电流值，再根据发射线圈的电流值控制开关模块调整第一交流电的频率；

61、s2.接收线圈在交变磁场中感应产生第二交流电；

62、s3.接收线圈控制板将接收线圈中产生的第二交流电使用整流模块整流及稳压模块稳压后提供给高压线路装置供电。

63、进一步地，步骤s1具体步骤如下：

64、s11.微处理器生成互补的第一方波信号和第二方波信号，并将第一方波信号和第二方波信号提供给驱动器芯片进行功率提升；

65、s12.第一半桥驱动芯片将功率提升后的第一方波信号生成互补的第三方波信号和第四方波信号,第二半桥驱动芯片将功率提升后的第二方波信号生成第五方波信号和第六方波信号；

66、s13.第三方波信号、第四方波信号、第五方波信号和第六方波信号分别通过控制第一mos管、第二mos管、第三mos管以及第四mos管的通断，在发射线圈产生交流电；

67、s14.电流检测模块通过采样电阻采集发射线圈的电流值，并将采集的电流值经运算放大器放大以及rc滤波后提供给微处理器进行分析，从而通过开关电路模块对发射线线圈的电流频率进行调整，进而调整发射功率。

68、本发明的有益效果在于：

69、本发明提供的用于高压线路装置供电的无线取电系统及使用方法，通过微控制器与开关电路结合对发射线圈取电的电流大小进行调整，再通过无线方式发送给接收线圈，确保供电稳定，且取电大小与高压电力线路无关，避免了电流互感器、激光供电以及电容分压供电三种方式的缺点，整体供电成本低、使用寿命长，电气隔离效果好。

70、此外，本发明设计原理可靠，结构简单，具有非常广泛的应用前景。

71、由此可见，本发明与现有技术相比，具有突出的实质性特点和显著的进步，其实施的有益效果也是显而易见的。