用于配电网的无人机充电方法和设备与流程

本技术涉及无人机无线充电，尤其涉及一种用于配电网的无人机充电方法和设备。

背景技术：

1、在电力系统中，无人机巡检技术已成为保障配电网安全运行的关键手段。配电网无人机巡检通过实时监测电力设备的温度、振动、电流等关键运行参数，实现对电力设备的全面监测，进而对潜在的故障隐患进行预测，有力保障电力系统的安全性。

2、现有的充电技术包括接触式充电技术和电磁辐射无线充电技术。接触式充电技术通过机械结构将发射端与接收端的电极对准并压合，直接传导电流；电磁辐射无线充电技术主要利用高频交流电在发射端线圈中产生交变磁场，进而通过电磁感应耦合到接收端线圈中，再通过整流电路转换为直流电为电池充电。

3、然而，现有的充电技术存在充电效率较低的问题。

技术实现思路

1、本技术实施例提供用于配电网的无人机充电方法和设备，用以达到提高无人机充电效率的效果。

2、第一方面，本技术实施例提供一种用于配电网的无人机充电设备，包括：设置在地面充电平台上的发射模块和设置在待充电无人机的接收模块；

3、所述发射模块包括：依次连接的多频逆变器、补偿电路、以及多频共振耦合装置，所述多频逆变器，用于将所述地面充电平台的供电直流电能转换为多频段交流电能，所述补偿电路，用于对所述多频段交流电能进行无功功率补偿，得到补偿后的多频段交流电能，所述多频共振耦合装置，用于对所述补偿后的多频段交流电能进行磁共振耦合并向所述接收模块并行传输耦合后的多频段交流电能；

4、所述接收模块包括：依次连接的多频接收线圈、整流电路、以及智能动态功率调节电路，所述多频接收线圈，用于对所述耦合后的多频段交流电能进行多频段匹配接收，所述整流电路，用于将所述耦合后的多频段交流电能整流转换为稳定直流电能，所述智能动态功率调节电路，用于确定所述待充电无人机的电池状态并根据所述电池状态调整所述稳定直流电能的充电功率，所述电池状态包括：充电状态和健康状态。

5、在一个或多个实施例中，所述补偿电路包括：电感、电容、电阻、以及补偿控制器；

6、所述电感串联在所述补偿电路中，用于滤除所述多频段交流电能中的高频谐波杂波；

7、所述电容并联在所述补偿电路中与所述电感形成多频谐振电路，用于匹配所述多频段交流电能中的多个频率分量，补偿无功功率；

8、所述电阻串联在所述电感和所述电容的两端，用于控制所述多频段交流电能的电流，防止电路过载；

9、所述补偿控制器分别与所述电感、所述电容、以及所述电阻连接，用于控制所述电感、所述电容、以及所述电阻分别对应的补偿参数。

10、在一个或多个实施例中，所述多频共振耦合装置包括：多个共振频率的耦合线圈；

11、所述多个共振频率的耦合线圈呈螺旋状排列，用于分别匹配所述补偿后的多频段交流电能的多个频率分量并进行磁共振耦合，生成所述耦合后的多频段交流电能。

12、在一个或多个实施例中，所述整流电路包括：高效整流器；

13、所述高效整流器分别与所述多频接收线圈和所述智能动态功率调节电路连接，用于将所述多频接收线圈传输的所述多频段交流电能进行整流滤波得到所述稳定直流电能，并将所述稳定直流电能传输至所述智能动态功率调节电路。

14、在一个或多个实施例中，所述智能动态功率调节电路包括：微控制器、功率调节模块、以及传感器；

15、所述传感器，用于采集所述待充电无人机的电池数据，并将所述电池数据传输至所述微控制器，所述电池数据包括：电压、电流、以及温度；

16、所述微控制器与所述功率调节模块连接，用于根据所述电池数据，确定所述待充电无人机的电池状态并传输至所述功率调节模块；

17、所述功率调节模块，用于根据所述待充电无人机的电池状态对所述稳定直流电能的充电功率进行调整处理。

18、在一个或多个实施例中，所述功率调节模块包括：dcdc转换器；

19、所述dcdc转换器，用于采用脉宽调制将所述稳定直流电能的电压和电流分别转换为可调输出电压和可调输出电流。

20、在一个或多个实施例中，所述接收模块还包括：用户界面；

21、所述用户界面与所述微控制器连接，用于显示所述电池数据和所述待充电无人机的电池状态。

22、在一个或多个实施例中，所述接收模块还包括：继电器和过充保护电路；

23、所述继电器与所述过充保护电路连接，用于控制所述待充电无人机的电池充电回路的导通和断开；

24、所述过充保护电路与所述智能动态功率调节电路连接，用于在所述待充电无人机的电池状态为充电状态且电池电压达到预设阈值时，触发继电器切断充电电流。

25、第二方面，本技术实施例提供一种用于配电网的无人机充电方法，应用于第一方面所述的用于配电网的无人机充电设备中的发射模块，所述方法包括：

26、对地面充电平台的供电直流电能进行多频谐振转换，得到多频段交流电能；

27、对所述多频段交流电能进行无功功率补偿，得到补偿后的多频段交流电能；

28、对所述补偿后的多频段交流电能进行磁共振耦合，得到目标多频段交流电能。

29、在一个或多个实施例中，所述对所述多频段交流电能进行无功功率补偿，得到补偿后的多频段交流电能，包括：

30、对所述多频段交流电能中的高频谐波杂波进行滤除，得到滤除后的多频段交流电能；

31、对所述滤除后的多频段交流电能中的多个频率分量进行匹配，补偿每频率分量对应的无功功率，得到所述补偿后的多频段交流电能。

32、第三方面，本技术实施例提供一种用于配电网的无人机充电装置，应用于上述的用于配电网的无人机充电设备中的发射模块，所述装置包括：

33、转换模块，用于对地面充电平台的供电直流电能进行多频谐振转换，得到多频段交流电能；

34、补偿模块，用于对所述多频段交流电能进行无功功率补偿，得到补偿后的多频段交流电能；

35、耦合模块，用于对所述补偿后的多频段交流电能进行磁共振耦合，得到目标多频段交流电能。

36、在一个或多个实施例中，所述补偿模块，具体用于：

37、对所述多频段交流电能中的高频谐波杂波进行滤除，得到滤除后的多频段交流电能；

38、对所述滤除后的多频段交流电能中的多个频率分量进行匹配，补偿每频率分量对应的无功功率，得到所述补偿后的多频段交流电能。

39、本技术实施例提供的用于配电网的无人机充电方法和设备，该设备包括：设置在地面充电平台上的发射模块和设置在待充电无人机的接收模块，发射模块包括：依次连接的多频逆变器、补偿电路、以及多频共振耦合装置，多频逆变器，用于将地面充电平台的供电直流电能转换为多频段交流电能，补偿电路，用于对多频段交流电能进行无功功率补偿，得到补偿后的多频段交流电能，多频共振耦合装置，用于对补偿后的多频段交流电能进行磁共振耦合并向接收模块并行传输耦合后的多频段交流电能，接收模块包括：依次连接的多频接收线圈、整流电路、以及智能动态功率调节电路，多频接收线圈，用于对耦合后的多频段交流电能进行多频段匹配接收，整流电路，用于将耦合后的多频段交流电能整流转换为稳定直流电能，智能动态功率调节电路，用于确定待充电无人机的电池状态并根据电池状态调整稳定直流电能的充电功率，电池状态包括：充电状态和健康状态。本技术的技术方案，通过在地面充电平台设置发射模块，并在待充电无人机设置接收模块，由发射模块将供电直流电能转换为多频段交流电能、经补偿后通过多频共振耦合装置向接收模块并行传输，再由接收模块进行多频段匹配接收、整流转换，并依据无人机的充电状态和健康状态动态调整充电功率，能够提升无人机在配电网巡检场景下的充电效率，还可以兼顾充电安全性与稳定性。