基于ICPT的巡检机器人无线充电系统设计与实现

发布时间：2017-10-03 02:13

  本文关键词：基于ICPT的巡检机器人无线充电系统设计与实现

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【摘要】：变电站是电力系统的重要组成部分,它是输电和配电的纽带,因此对变电站的线路和设备检测至关重要。现在主要使用巡检机器人完成对变电站的实时监控和不定期检测,但是巡检机器人携带电池的电量有限,需要经常进行充电,而且巡检机器人工作环境复杂且未知,传统的充电方式容易引发安全事故,也不利于实现巡检机器人完全自主的充电。本文根据上述情况提出使用无线电能传输技术,设计一套适用于巡检机器人的无线充电系统,为建设智能化的变电站做准备。本文首先论述了机器人自主充电技术以及感应耦合式无线电能传输技术的国内外现状,说明本文的研究意义和研究目的。然后分析感应耦合式无线电能传输技术的组成结构;阐述了谐振补偿技术的四种方法;提出巡检机器人无线充电的设计需求,根据巡检机器人充电需求选择适合的电路拓扑;重点讨论巡检机器人在充电过程中的偏移问题、电磁干扰等问题,针对上述问题提出工程解决方案。最后,建立系统仿真模型,通过Simulink进行系统的仿真验证;根据巡检机器人充电的特殊要求设计系统主电路、过流保护电路、空载保护电路以及过温保护电路,进行器件选型、绘制电路板并且进行调试;搭建实验平台,验证无线充电系统的传输效率以及过流保护、空载保护等电路的功能,保证系统可以稳定、高效的工作。
【关键词】：巡检机器人 无线充电 感应耦合电能传输 保护电路
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP242;TM910.6
【目录】：

• 中文摘要3-4
• 英文摘要4-7
• 1 绪论7-13
• 1.1 研究背景7-8
• 1.2 研究目的和研究意义8-9
• 1.3 国内外研究现状9-12
• 1.4 论文主要内容及结构12
• 1.5 本章小结12-13
• 2 ICPT基本原理以及充电系统设计需求分析13-20
• 2.1 引言13
• 2.2 电磁感应无线电能传输系统的基本结构13-19
• 2.2.1 整流滤波电路分析13-14
• 2.2.2 谐振变换电路分析14-16
• 2.2.3 功率变换电路分析16-17
• 2.2.4 补偿网络拓扑分析17-19
• 2.3 巡检机器人无线充电系统设计需求分析19
• 2.4 本章小结19-20
• 3 巡检机器人无线充电关键问题分析20-33
• 3.1 引言20
• 3.2 巡检机器人无线充电位置偏移问题分析20-24
• 3.2.1 针对位置偏移的动态电感调谐电路设计20-22
• 3.2.2 针对位置偏移的磁耦合机构设计22-24
• 3.3 巡检机器人无线充电的电磁干扰问题分析24-27
• 3.3.1 接收线圈覆盖铁氧体材料24-26
• 3.3.2 使用高导电体制作屏蔽层26-27
• 3.4 巡检机器人锂电池充电问题分析27-32
• 3.4.1 锂电池特性分析27
• 3.4.2 锂电池充电方法分析27-30
• 3.4.3 充电管理芯片介绍30-32
• 3.5 本章小结32-33
• 4 巡检机器人无线充电系统电路设计33-47
• 4.1 引言33
• 4.2 电能发射模块设计33-35
• 4.2.1 逆变电路设计33-34
• 4.2.2 驱动电路设计34-35
• 4.2.3 控制电路设计35
• 4.2.4 电源电路设计35
• 4.3 电能接收模块设计35-37
• 4.3.1 整流电路设计35-36
• 4.3.2 稳压电路设计36-37
• 4.4 系统保护模块设计37-40
• 4.4.1 开关管保护和缓冲电路设计37-38
• 4.4.2 过流保护电路设计38-39
• 4.4.3 空载检测电路设计39-40
• 4.4.4 过温保护电路设计40
• 4.5 系统主电路器件选型40-44
• 4.6 系统建模仿真44-46
• 4.7 本章小结46-47
• 5 巡检机器人无线充电系统实现47-52
• 5.1 实验系统介绍47-48
• 5.2 实验结果及验证48-51
• 5.3 本章小结51-52
• 6 总结与展望52-54
• 6.1 总结52-53
• 6.2 展望53-54
• 致谢54-55
• 参考文献55-58
• 附录58
• A. 攻读硕士学位期间参与项目情况58
• B. 攻读硕士学位期间获奖情况58

【参考文献】

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本文编号：962568