【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及无线充电，具体涉及一种无人机全方位无线充电装置及充电方法。
技术介绍
1、目前，无人机已广泛应用于电力巡检、环境保护、农业植保、灾害救援、物流运输、军事等领域。无人机由于续航能力有限，需频繁人工充电或者更换电池，该方式效率低且人力成本高。无线电能传输技术可以实现无人机自主充电，对于进一步提升无人机的智能化具有重要意义。
2、电磁耦合机构是无人机无线充电系统的关键环节，面对面式矩形或者圆形线圈是一种最常用的结构，该结构具有耦合系数大、功率效率高、抗旋转偏移性能好的优点，但与此同时，该结构会占用额外的安装空间、遮挡无人机下方的视野、增加飞行风阻、增加无人机的漏磁通干扰。
3、为解决上述问题，减小漏磁通干扰，部分学者提出了一种三相磁耦合机构和一种正交磁耦合机构，然而，这两种磁耦合机构的抗角度偏移性能较差。为提升抗角度偏移性能，部分学者提出一种可任意旋转的对称式磁耦合机构，以及一种由一个内线圈和一个外线圈组成的发射器。另一方面，考虑到磁耦合机构紧凑化及抗位置偏移的需求，还有部分学者提出一种靶向发射机构及二维正交拾取机构，以及一种嵌入在无人机起落架上的鼠笼式接收机构。尽管上述磁耦合机构主要利用水平方向的磁场传输电能，但由于发射机构中存在圆形线圈，不可避免的会产生较大的竖直方向的磁场，从而使无人机的漏磁通干扰较高。因此，磁耦合机构对无人机产生漏磁通干扰问题没有被有效解决。
技术实现思路
1、为解决上述问题，本专利技术提供了一种无人机全方位无线充电装置及充电
2、在第一方面，本专利技术所提供的无人机全方位无线充电装置包括：设置在无线充电平台的发射机构和设置在无人机上的接收机构；所述发射机构包括4个圆弧形螺线管线圈，每一个圆弧形螺线管线圈呈1/4圆周状，4个圆弧形螺线管线圈均匀分布在同一平面形成一个完整圆周；所述无人机包括起落架；所述接收机构包括两个接收线圈，两个接收线圈分别缠绕在无人机起落架的两个支脚上。
3、在第二方面，基于第一方面提出的装置，本专利技术提供了一种无人机全方位无线充电方法，当无人机接触无线充电平台时，检测接收机构的方位信息，根据方位信息计算激励电流进行充电，所述方法包括：
4、s1.在两组发射线圈间随机选取一组发射线圈运行，并关闭另一组发射线圈；
5、s2.检测处于运行状态的一组发射线圈的状态，并计算此时无人机全方位无线充电装置的直流输入电流；
6、s3.根据直流输入电流，计算处于运行状态的一组发射线圈与两个接收线圈间的互感；
7、s4.调整分别驱动两组发射线圈的两个逆变器间的相位差为0°，检测此时无人机全方位无线充电装置的直流输入电流，并记为idc_0；
8、s5.调整分别驱动两组发射线圈的两个逆变器间的相位差为180°，检测此时无人机全方位无线充电装置的直流输入电流，并记为idc_180；
9、s6.比较直流输入电流idc_0与直流输入电流idc_180的大小，选取两者间的最大值所对应的相位差为优化后的相位差；
10、s7.基于优化后的相位差计算两组发射线圈的优化激励电流之比；
11、s8.基于激励电流之比，计算分别驱动两组发射线圈的两个逆变器各自的优化占空比；
12、s9.根据优化占空比计算两组发射线圈的激励电流。
13、本专利技术的有益效果：
14、本专利技术提出了一种主要产生水平方向磁场的圆环型螺线管发射机构，由于它几乎不产生竖直方向的磁场，因此，它可以显著地减小对无人机设备的漏磁通干扰。提出的接收机构由缠绕在无人机起落架上的两个螺线管线圈串联相接而成。为了实现任意角度和位置下的最大效率跟踪，本文提出了一种由互感识别、相位差配置和占空比优化组成的靶向全方位无线传能方法。
15、本专利技术提出的磁耦合机构几乎不会在无人机机身处产生漏磁通，可以降低对磁屏蔽的要求；发射机构由两组正交的螺线管线圈组成，这两组线圈相互解耦；接收机构安装在无人机的起落支架上，具有重量轻、易于安装、不增加飞行风阻、不遮挡无人机下方视野等优点。
16、本专利技术提出的靶向全方位无线传能方法可使耦合机构在任意位置和角度下实现最大效率传输，并且该方法不需要位置检测或通信环节；具有良好的抗位置和角度偏移性能。
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1.一种无人机全方位无线充电装置，其特征在于，包括设置在无线充电平台的发射机构和设置在无人机上的接收机构；所述发射机构包括4个圆弧形螺线管线圈，每一个圆弧形螺线管线圈呈1/4圆周状，4个圆弧形螺线管线圈均匀分布在同一平面形成一个完整圆周；所述无人机包括起落架；所述接收机构包括两个接收线圈，两个接收线圈分别缠绕在无人机起落架的两个支脚上。
2.根据权利要求1所述的一种无人机全方位无线充电装置，其特征在于，两个相对的圆弧形螺线管线圈串联相接形成一组发射线圈；两组发射线圈相互正交且解耦。
3.根据权利要求1或2任一一项所述的一种无人机全方位无线充电装置，其特征在于，所述圆弧形螺线管线圈包括圆弧形磁芯，以及螺旋缠绕在所述圆弧形磁芯上的线圈绕组。
4.根据权利要求1所述的一种无人机全方位无线充电装置，其特征在于，两个接收线圈串联相接。
5.一种无人机全方位无线充电方法，其特征在于，采用权利要求1-4任一一项所述的无人机全方位无线充电装置，当无人机接触无线充电平台时，检测接收机构的方位信息，根据方位信息计算激励电流进行充电，所述方法包括：>
6.根据权利要求5所述的一种无人机全方位无线充电方法，其特征在于，当只有一组发射线圈运行时，此时无人机全方位无线充电装置的直流输入电流表示为：
7.根据权利要求5所述的一种无人机全方位无线充电方法，其特征在于，步骤S7包括：
8.根据权利要求7所述的一种无人机全方位无线充电方法，其特征在于，分别驱动两组发射线圈的两个逆变器的占空比满足下列关系：
...【技术特征摘要】
1.一种无人机全方位无线充电装置，其特征在于，包括设置在无线充电平台的发射机构和设置在无人机上的接收机构；所述发射机构包括4个圆弧形螺线管线圈，每一个圆弧形螺线管线圈呈1/4圆周状，4个圆弧形螺线管线圈均匀分布在同一平面形成一个完整圆周；所述无人机包括起落架；所述接收机构包括两个接收线圈，两个接收线圈分别缠绕在无人机起落架的两个支脚上。
2.根据权利要求1所述的一种无人机全方位无线充电装置，其特征在于，两个相对的圆弧形螺线管线圈串联相接形成一组发射线圈；两组发射线圈相互正交且解耦。
3.根据权利要求1或2任一一项所述的一种无人机全方位无线充电装置，其特征在于，所述圆弧形螺线管线圈包括圆弧形磁芯，以及螺旋缠绕在所述圆弧形磁芯上的线圈绕组。
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【专利技术属性】
技术研发人员：冯天旭，史可，蒋金橙，王佩月，
申请(专利权)人：重庆邮电大学，
类型：发明
国别省市：
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