一种基于风电机组的无人机无线充电系统及自主作业方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于风电机组的无人机无线充电系统及自主作业方法，包括箱式变压器

【技术实现步骤摘要】
一种基于风电机组的无人机无线充电系统及自主作业方法


[0001]本专利技术涉及风电机组
，具体涉及一种基于风电机组的无人机无线充电系统及自主作业方法
。

技术介绍

[0002]目前无人机已经广泛应用于风电机组
、
输电线路的巡视工作，但由于风电场占地面积大，风电机组分布稀疏等因素，造成了无人机维护时间长，工作效率低，人工维护成本高等问题，影响了整体系统的工作效能，如何提高无人机的自主运行时间，减小无人机巡检运维成本，是无人机巡线行业亟待解决的问题
。

技术实现思路

[0003]针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种基于风电机组的无人机无线充电系统及自主作业方法，克服了现有技术的不足，通过将机侧逆变器的输入端直接连接到箱式变压器的低压侧接线排上，从而可直接获取风电机组输出的交流电，使得整个无人机无线充电系统的电能来源为风电场实际运行风电机组，无需重新设计供电风机及供电线路等，从而大大提高了资源的利用率，通过配备储能电池箱，从而在风电机组停机
、
风速较小时，提供备用无线充电，提高了无线充电的可靠性
。
[0004]为实现以上目的，本专利技术通过以下技术方案予以实现：
[0005]一种基于风电机组的无人机无线充电系统，包括箱式变压器和无线充电柜，所述箱式变压器内分别设置有低压侧接线排和高压侧接线排，所述箱式变压器通过低压侧接线排与风电机组的控制器相连接；所述箱式变压器通过高压侧接线排与输电电路相连接；
[0006]所述无线充电柜内腔中分别安装有机侧逆变器
、
储能电池箱
、
直流母线排
、
无线控制器和无线充电平台，所述无线充电平台水平固定安装在无线充电柜的中间，所述无线充电平台将无线充电柜分隔为上腔体和下腔体，所述机侧逆变器
、
储能电池箱
、
直流母线排和无线控制器均固定安装在下腔体中，所述机侧逆变器的输入端与低压侧接线排相连接，所述机侧逆变器
、
储能电池箱和无线控制器均连接到直流母线排上，所述无线控制器的基面上设有无线接收模块
、
控制模块以及供电模块，所述无线控制器的控制模块与机侧逆变器和储能电池箱之间通过
CAN
协议进行连接；所述无线充电平台内设置有发射线圈，所述无线控制器的供电模块与发射线圈电性连接；所述无线控制器的无线接收模块与无人机的天线模块信号连接，所述无线充电柜上端活动连接有舱门，所述无线控制器的控制模块用于控制舱门的启闭；所述无人机内设置有接收线圈，所述无人机与无线充电平台之间通过发射线圈和接收线圈无线连接
。
[0007]优选地，所述无线充电柜外侧面固定安装有测风仪，所述测风仪的信号输出端与无线控制器电性连接
。
[0008]优选地，所述舱门为推拉舱门，所述无线充电柜侧表面通过固定座固定连接电动伸缩杆的一端，所述电动伸缩杆的另一端通过固定座与舱门相连接，所述电动伸缩杆的信
号输入端与无线控制器的控制模块电性连接
。
[0009]本专利技术还公开了一种基于风电机组的无人机自主作业方法，应用有上述的无人机无线充电系统；具体包括以下步骤：
[0010]步骤
S1
：当无线充电无人机
(
以下简称无人机
)
需要充电时，通过无人机内部的天线模块给无线充电柜中无线控制器发送开启信号，由无线控制器控制舱门开启，无人机利用
RTK
模块对无线充电平台进行精准定位，并降落至无线充电平台；
[0011]步骤
S2
：无人机停机前发送停止信号给无线充电柜，无线充电柜接收到停机信号后，控制舱门关闭；
[0012]步骤
S3
：判断无人机的工作模式；
[0013]步骤
S31
：当无人机工作于风电机组监测模式时，此时风电机组处于停机状态时，此时无线控制器控制储能电池箱保护板供电开关
K1
开启，控制机侧逆变器开关
K2
关断，无线充电平台由储能电池箱供电；
[0014]步骤
S32
：当无人机工作于输电线路巡视模式时，此时风电机组处于正常运行状态，此时由无线控制器依据测风仪反馈的风速信息进行充电模式切换，当
V
wind
≥6m/s
时，无线控制器控制机侧逆变器开关
K2
开启，同时控制储能电池箱保护板供电开关
K1
关断，无线充电平台由风电机组直接供电；当
V
wind
<6m/s
时，此时无线控制器控制储能电池箱保护板供电开关
K1
开启，控制机侧逆变器开关
K2
关断，无线充电平台由储能电池箱供电；
[0015]步骤
S4
：通过无线控制器的供电模块向无线充电平台内的发射线圈进行供电，再通过发射线圈进行能量转换，并通过发射线圈与无人机内接收线圈之间的电磁感应，将能量传导到无人机中，并通过无人机中的驱动电源器转化为电能供给无人机电池充电
。
[0016]优选地，还包括：
[0017]步骤
S5
：当储能电池箱保护板监测储能电池的电压低于额定电压时，将充电信号反馈至无线控制器，无线控制器控制储能电池箱保护板充电开关
K3
开启，控制机侧逆变器开关
K2
开启，利用风电机组输出电量为储能电池箱供电，当储能电池箱保护板监测储能电池电压达到充电截止电压，且充电电流降至
0.05C
时，将满电信号反馈至无线控制器，无线控制器控制机侧逆变器开关
K2
关断，控制储能电池箱保护板充电开关
K3
关断，储能电池箱完成补电工作
。
[0018]优选地，还包括：
[0019]步骤
S6
：当无人机工作于风电机组监测模式时，其运行模式为：无人机由升压站
A
点，依据定点轨迹飞行方式，飞行至待监测风电机组
T1
处，之后首先对无人机电量进行监测，当电量低于
50
％时，直接定位至附近的无线充电柜，并完成降落后，再执行步骤
S31
和步骤
S4
，进行无线充电工作，待充电完成后，再起飞对风电机组的部件进行监测，待完成风电机组
T1
的监测工作后，再对无人机电量进行监测，当电量低于
50
％时，无人机再次至附近的无线充电柜，并完成降落后，再执行步骤
S31
和步骤
S4
，进行无线充电工作，待充电完成之后，再依据定点轨迹飞行方式，飞行至待监测风电机组
T2
处；
[0020]步骤
S7
：此后监测工作按上述步本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种基于风电机组的无人机无线充电系统，其特征在于：包括箱式变压器
(1)
和无线充电柜
(2)
，所述箱式变压器
(1)
内分别设置有低压侧接线排
(3)
和高压侧接线排
(4)
，所述箱式变压器
(1)
通过低压侧接线排
(3)
与风电机组
(5)
的控制器相连接；所述箱式变压器
(1)
通过高压侧接线排
(4)
与输电电路
(14)
相连接；所述无线充电柜
(2)
内腔中分别安装有机侧逆变器
(6)、
储能电池箱
(7)、
直流母线排
(8)、
无线控制器
(9)
和无线充电平台
(10)
，所述无线充电平台
(10)
水平固定安装在无线充电柜
(2)
的中间，所述无线充电平台
(10)
将无线充电柜
(2)
分隔为上腔体和下腔体，所述机侧逆变器
(6)、
储能电池箱
(7)、
直流母线排
(8)
和无线控制器
(9)
均固定安装在下腔体中，所述机侧逆变器
(6)
的输入端与低压侧接线排
(3)
相连接，所述机侧逆变器
(6)、
储能电池箱
(7)
和无线控制器
(9)
均连接到直流母线排
(8)
上，所述无线控制器
(9)
的基面上设有无线接收模块
、
控制模块以及供电模块，所述无线控制器
(9)
的控制模块与机侧逆变器
(6)
和储能电池箱
(7)
之间通过
CAN
协议进行连接；所述无线充电平台
(10)
内设置有发射线圈
(11)
，所述无线控制器
(9)
的供电模块与发射线圈
(11)
电性连接；所述无线控制器
(9)
的无线接收模块与无线充电无人机
(15)
的天线模块信号连接，所述无线充电柜
(2)
上端活动连接有舱门
(12)
，所述无线控制器
(9)
的控制模块用于控制舱门
(12)
的启闭；所述无线充电无人机
(15)
内设置有接收线圈
(16)
，所述无线充电无人机
(15)
与无线充电平台
(10)
之间通过发射线圈
(11)
和接收线圈
(16)
无线连接
。2.
根据权利要求1所述的一种基于风电机组的无人机无线充电系统，其特征在于：所述无线充电柜
(2)
外侧面固定安装有测风仪
(13)
，所述测风仪
(13)
的信号输出端与无线控制器
(9)
电性连接
。3.
根据权利要求1所述的一种基于风电机组的无人机无线充电系统，其特征在于：所述舱门
(12)
为推拉舱门，所述无线充电柜
(2)
侧表面通过固定座固定连接电动伸缩杆的一端，所述电动伸缩杆的另一端通过固定座与舱门
(12)
相连接，所述电动伸缩杆的信号输入端与无线控制器
(9)
的控制模块电性连接
。4.
一种基于风电机组的无人机自主作业方法，其特征在于：应用有权利要求1‑3任意一项所述的无人机自主作业装置
。5.
根据权利要求4所述的一种基于风电机组的无人机自主作业方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤
S1
：当无线充电无人机需要充电时，通过无线充电无人机内部的天线模块给无线充电柜中无线控制器发送开启信号，由无线控制器控制舱门开启，无线充电无人机利用
RTK
模块对无线充电平台进行精准定位，并降落至无线充电平台；步骤
S2
：无线充电无人机停机前发送停止信号给无线控制器，无线控制器接收到停机信号后，控制舱门关闭；步骤
S3
：判断无线充电无人机的工作模式；步骤
S31
：当无线充电无人机工作于风电机组监测模式时，此时风电机组处于停机状态时，此时无线控制器控制储能电池箱保护板供电开关
K1
开启，控制机侧逆变器开关
K2
关断，无线充电平台由储能电池箱供电；步骤
S32
：当无线充电无人机...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹欣，谭建鑫，张清清，仇海波，白日欣，王江伟，黄伟轩，臧鹏，崔月瑶，王红义，马同宽，郝峰，李瑞，王威威，
申请(专利权)人：新天绿色能源股份有限公司，
类型：发明
国别省市：