【摘 要】
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随着我国电力事业的不断推进,我国变电站建设规模不断扩大,在保证了电力系统正常运行的同时,也增加了变电站运行维护人员的工作任务量。变电站巡检机器人的出现,提高了巡检工作的效率和准确性。但是,目前绝大多数变电站巡检机器人采用接触式插电充电方式,其存在环境适应性差,易出现事故等缺陷。无线充电作为近些年的一项新兴技术,避免了发电侧与受电侧的直接接触,解决了上述问题,因此,本文设计了一套针对变电站巡检机器人
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随着我国电力事业的不断推进,我国变电站建设规模不断扩大,在保证了电力系统正常运行的同时,也增加了变电站运行维护人员的工作任务量。变电站巡检机器人的出现,提高了巡检工作的效率和准确性。但是,目前绝大多数变电站巡检机器人采用接触式插电充电方式,其存在环境适应性差,易出现事故等缺陷。无线充电作为近些年的一项新兴技术,避免了发电侧与受电侧的直接接触,解决了上述问题,因此,本文设计了一套针对变电站巡检机器人的动态无线充电系统,主要由磁耦合结构、电能变换子系统、导轨切换子系统等组成。首先,本文在对动态无线充电的系统结构、互感耦合模型、磁耦合结构、补偿网络、切换模式进行了理论研究后,对系统各个部分进行了设计。其中,在使用ANSYS软件对四种常见的磁耦合结构进行仿真比较后,选择并设计了带圆弧形拐角的矩形-矩形磁耦合结构。电能变换子系统部分由DSP芯片TMS320F28335控制,主电路由改进的Buck APFC电路、高频逆变电路、LCC-S补偿电路组成,将220V工频交流电转换为无线充电所需的电压幅值可调的85k Hz高频交流电,并在DSP控制程序中对转换过程进行PI调节,保证了输出电压的快速性和稳定性。导轨切换子系统部分由FPGA芯片EP4CE4E22C8N控制,通过光电传感器对巡检机器人位置进行检测,通过软件程序对机器人运动方向进行判断并对继电器和电能变换系统发出控制信号,从而实现了对在系统软切换过程中对发射线圈所在的导轨进行准确,安全的切换。最后在完成了相关实物的制作后,在巡检机器人动态无线充电实验平台上进行了模拟充电及控制实验,实验结果表明,本课题所设计的导轨切换系统能够实现连续且稳定的切换,电能变换系统能够为磁耦合结构提供符合条件的高效电能,且整个系统的最大输出功率可超过1000W,静态最高充电效率可达85%。
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