一種基于風電機組的無人機無線充電系統及自主作業方法技術方案

本發明專利技術公開了一種基于風電機組的無人機無線充電系統及自主作業方法，包括箱式變壓器

【技術實現步驟摘要】
一種基于風電機組的無人機無線充電系統及自主作業方法


[0001]本專利技術涉及風電機組
，具體涉及一種基于風電機組的無人機無線充電系統及自主作業方法
。

技術介紹

[0002]目前無人機已經廣泛應用于風電機組
、
輸電線路的巡視工作，但由于風電場占地面積大，風電機組分布稀疏等因素，造成了無人機維護時間長，工作效率低，人工維護成本高等問題，影響了整體系統的工作效能，如何提高無人機的自主運行時間，減小無人機巡檢運維成本，是無人機巡線行業亟待解決的問題
。

技術實現思路

[0003]針對現有技術的不足，本專利技術提供了一種基于風電機組的無人機無線充電系統及自主作業方法，克服了現有技術的不足，通過將機側逆變器的輸入端直接連接到箱式變壓器的低壓側接線排上，從而可直接獲取風電機組輸出的交流電，使得整個無人機無線充電系統的電能來源為風電場實際運行風電機組，無需重新設計供電風機及供電線路等，從而大大提高了資源的利用率，通過配備儲能電池箱，從而在風電機組停機
、
風速較小時，提供備用無線充電，提高了無線充電的可靠性
。
[0004]為實現以上目的，本專利技術通過以下技術方案予以實現：
[0005]一種基于風電機組的無人機無線充電系統，包括箱式變壓器和無線充電柜，所述箱式變壓器內分別設置有低壓側接線排和高壓側接線排，所述箱式變壓器通過低壓側接線排與風電機組的控制器相連接；所述箱式變壓器通過高壓側接線排與輸電電路相連接；
[0006]所述無線充電柜內腔中分別安裝有機側逆變器
、
儲能電池箱
、
直流母線排
、
無線控制器和無線充電平臺，所述無線充電平臺水平固定安裝在無線充電柜的中間，所述無線充電平臺將無線充電柜分隔為上腔體和下腔體，所述機側逆變器
、
儲能電池箱
、
直流母線排和無線控制器均固定安裝在下腔體中，所述機側逆變器的輸入端與低壓側接線排相連接，所述機側逆變器
、
儲能電池箱和無線控制器均連接到直流母線排上，所述無線控制器的基面上設有無線接收模塊
、
控制模塊以及供電模塊，所述無線控制器的控制模塊與機側逆變器和儲能電池箱之間通過
CAN
協議進行連接；所述無線充電平臺內設置有發射線圈，所述無線控制器的供電模塊與發射線圈電性連接；所述無線控制器的無線接收模塊與無人機的天線模塊信號連接，所述無線充電柜上端活動連接有艙門，所述無線控制器的控制模塊用于控制艙門的啟閉；所述無人機內設置有接收線圈，所述無人機與無線充電平臺之間通過發射線圈和接收線圈無線連接
。
[0007]優選地，所述無線充電柜外側面固定安裝有測風儀，所述測風儀的信號輸出端與無線控制器電性連接
。
[0008]優選地，所述艙門為推拉艙門，所述無線充電柜側表面通過固定座固定連接電動伸縮桿的一端，所述電動伸縮桿的另一端通過固定座與艙門相連接，所述電動伸縮桿的信
號輸入端與無線控制器的控制模塊電性連接
。
[0009]本專利技術還公開了一種基于風電機組的無人機自主作業方法，應用有上述的無人機無線充電系統；具體包括以下步驟：
[0010]步驟
S1
：當無線充電無人機
(
以下簡稱無人機
)
需要充電時，通過無人機內部的天線模塊給無線充電柜中無線控制器發送開啟信號，由無線控制器控制艙門開啟，無人機利用
RTK
模塊對無線充電平臺進行精準定位，并降落至無線充電平臺；
[0011]步驟
S2
：無人機停機前發送停止信號給無線充電柜，無線充電柜接收到停機信號后，控制艙門關閉；
[0012]步驟
S3
：判斷無人機的工作模式；
[0013]步驟
S31
：當無人機工作于風電機組監測模式時，此時風電機組處于停機狀態時，此時無線控制器控制儲能電池箱保護板供電開關
K1
開啟，控制機側逆變器開關
K2
關斷，無線充電平臺由儲能電池箱供電；
[0014]步驟
S32
：當無人機工作于輸電線路巡視模式時，此時風電機組處于正常運行狀態，此時由無線控制器依據測風儀反饋的風速信息進行充電模式切換，當
V
wind
≥6m/s
時，無線控制器控制機側逆變器開關
K2
開啟，同時控制儲能電池箱保護板供電開關
K1
關斷，無線充電平臺由風電機組直接供電；當
V
wind
<6m/s
時，此時無線控制器控制儲能電池箱保護板供電開關
K1
開啟，控制機側逆變器開關
K2
關斷，無線充電平臺由儲能電池箱供電；
[0015]步驟
S4
：通過無線控制器的供電模塊向無線充電平臺內的發射線圈進行供電，再通過發射線圈進行能量轉換，并通過發射線圈與無人機內接收線圈之間的電磁感應，將能量傳導到無人機中，并通過無人機中的驅動電源器轉化為電能供給無人機電池充電
。
[0016]優選地，還包括：
[0017]步驟
S5
：當儲能電池箱保護板監測儲能電池的電壓低于額定電壓時，將充電信號反饋至無線控制器，無線控制器控制儲能電池箱保護板充電開關
K3
開啟，控制機側逆變器開關
K2
開啟，利用風電機組輸出電量為儲能電池箱供電，當儲能電池箱保護板監測儲能電池電壓達到充電截止電壓，且充電電流降至
0.05C
時，將滿電信號反饋至無線控制器，無線控制器控制機側逆變器開關
K2
關斷，控制儲能電池箱保護板充電開關
K3
關斷，儲能電池箱完成補電工作
。
[0018]優選地，還包括：
[0019]步驟
S6
：當無人機工作于風電機組監測模式時，其運行模式為：無人機由升壓站
A
點，依據定點軌跡飛行方式，飛行至待監測風電機組
T1
處，之后首先對無人機電量進行監測，當電量低于
50
％時，直接定位至附近的無線充電柜，并完成降落后，再執行步驟
S31
和步驟
S4
，進行無線充電工作，待充電完成后，再起飛對風電機組的部件進行監測，待完成風電機組
T1
的監測工作后，再對無人機電量進行監測，當電量低于
50
％時，無人機再次至附近的無線充電柜，并完成降落后，再執行步驟
S31
和步驟
S4
，進行無線充電工作，待充電完成之后，再依據定點軌跡飛行方式，飛行至待監測風電機組
T2
處；
[0020]步驟
S7
：此后監測工作按上述步本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
1.
一種基于風電機組的無人機無線充電系統，其特征在于：包括箱式變壓器
(1)
和無線充電柜
(2)
，所述箱式變壓器
(1)
內分別設置有低壓側接線排
(3)
和高壓側接線排
(4)
，所述箱式變壓器
(1)
通過低壓側接線排
(3)
與風電機組
(5)
的控制器相連接；所述箱式變壓器
(1)
通過高壓側接線排
(4)
與輸電電路
(14)
相連接；所述無線充電柜
(2)
內腔中分別安裝有機側逆變器
(6)、
儲能電池箱
(7)、
直流母線排
(8)、
無線控制器
(9)
和無線充電平臺
(10)
，所述無線充電平臺
(10)
水平固定安裝在無線充電柜
(2)
的中間，所述無線充電平臺
(10)
將無線充電柜
(2)
分隔為上腔體和下腔體，所述機側逆變器
(6)、
儲能電池箱
(7)、
直流母線排
(8)
和無線控制器
(9)
均固定安裝在下腔體中，所述機側逆變器
(6)
的輸入端與低壓側接線排
(3)
相連接，所述機側逆變器
(6)、
儲能電池箱
(7)
和無線控制器
(9)
均連接到直流母線排
(8)
上，所述無線控制器
(9)
的基面上設有無線接收模塊
、
控制模塊以及供電模塊，所述無線控制器
(9)
的控制模塊與機側逆變器
(6)
和儲能電池箱
(7)
之間通過
CAN
協議進行連接；所述無線充電平臺
(10)
內設置有發射線圈
(11)
，所述無線控制器
(9)
的供電模塊與發射線圈
(11)
電性連接；所述無線控制器
(9)
的無線接收模塊與無線充電無人機
(15)
的天線模塊信號連接，所述無線充電柜
(2)
上端活動連接有艙門
(12)
，所述無線控制器
(9)
的控制模塊用于控制艙門
(12)
的啟閉；所述無線充電無人機
(15)
內設置有接收線圈
(16)
，所述無線充電無人機
(15)
與無線充電平臺
(10)
之間通過發射線圈
(11)
和接收線圈
(16)
無線連接
。2.
根據權利要求1所述的一種基于風電機組的無人機無線充電系統，其特征在于：所述無線充電柜
(2)
外側面固定安裝有測風儀
(13)
，所述測風儀
(13)
的信號輸出端與無線控制器
(9)
電性連接
。3.
根據權利要求1所述的一種基于風電機組的無人機無線充電系統，其特征在于：所述艙門
(12)
為推拉艙門，所述無線充電柜
(2)
側表面通過固定座固定連接電動伸縮桿的一端，所述電動伸縮桿的另一端通過固定座與艙門
(12)
相連接，所述電動伸縮桿的信號輸入端與無線控制器
(9)
的控制模塊電性連接
。4.
一種基于風電機組的無人機自主作業方法，其特征在于：應用有權利要求1?3任意一項所述的無人機自主作業裝置
。5.
根據權利要求4所述的一種基于風電機組的無人機自主作業方法，其特征在于：包括以下步驟：步驟
S1
：當無線充電無人機需要充電時，通過無線充電無人機內部的天線模塊給無線充電柜中無線控制器發送開啟信號，由無線控制器控制艙門開啟，無線充電無人機利用
RTK
模塊對無線充電平臺進行精準定位，并降落至無線充電平臺；步驟
S2
：無線充電無人機停機前發送停止信號給無線控制器，無線控制器接收到停機信號后，控制艙門關閉；步驟
S3
：判斷無線充電無人機的工作模式；步驟
S31
：當無線充電無人機工作于風電機組監測模式時，此時風電機組處于停機狀態時，此時無線控制器控制儲能電池箱保護板供電開關
K1
開啟，控制機側逆變器開關
K2
關斷，無線充電平臺由儲能電池箱供電；步驟
S32
：當無線充電無人機...

【專利技術屬性】
技術研發人員：曹欣，譚建鑫，張清清，仇海波，白日欣，王江偉，黃偉軒，臧鵬，崔月瑤，王紅義，馬同寬，郝峰，李瑞，王威威，
申請(專利權)人：新天綠色能源股份有限公司，
類型：發明
國別省市：