CN101764436A - 一种用于飞机胎压实时监控系统的非接触能量传输装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于飞机胎压实时监控系统的非接触能量传输装置，包括初级直流电源、初级变换器、旋转变压器、次级变换器和次级直流电源，其特征在于：所述的初级变换器包括PWM控制器和逆变网络，次级变换器包括整流滤波电路和稳压变换电路；初级直流电源直接输入初级变换器中的逆变网络，通过PWM控制器控制的逆变网络实现逆变，将直流电源逆变为PWM波，施加到旋转变压器的初级绕组两端，在旋转变压器次级绕组产生感应电压，该感应电压依次经过次级变换器的整流滤波电路和稳压变换电路，输出至次级直流电源。本发明可在飞机上恶劣的环境下应用，避免了加入体积很大、容量很大的电容。
Description
技术领域
本发明涉及一种非接触能量传输装置，尤其是一种飞机胎压实时监控系统中的非接触能量传输装置。
背景技术
飞机胎压实时监控系统是一种对轮胎内部的气压进行监测，通过数据总线和显示器向机组人员或维护人员提供轮胎的实际压力，可对轮胎的压力异常进行告警，并可根据驾驶员指令对飞机轮胎压力进行调控的装置，它是保证飞机安全的一项新技术。在日常维护中，该系统也可免去对轮胎压力进行地面人工测量，减轻对轮胎的维护工作量。
飞机胎压实时监控系统中机轮内监测模块位于机轮上随机轮一起高速旋转，工作环境恶劣，需要承受高低温、水气腐蚀、盐雾腐蚀、沙尘、强振动、大离心力等苛刻条件，因此其供电是一个技术难题。
目前旋转部件供电主要有以下几种方法：1)采用滑环供电；2)采用电池供电；3)非接触能量传输供电。
滑环属于滑动电接触范畴，是实现两个相对转动部件电能传输的精密装置，但在飞机胎压实时监控系统中，摩擦、震动、接触火花和积碳等因素限制了其应用。
另一种方法是通过电池供电，发表于《计算机测量与控制》的文章《飞机轮胎压力监控系统研究》便采用的这种供电方式，目前迅速发展的汽车轮胎压力监测技术也是采用的这种供电方式。但电池容量有限，需要定期更换，并且体积大，安装不便，难以在飞机上恶劣的高低温工作环境下应用，否则电池会发生电量损失、腐蚀破坏，甚至有爆炸起火的危险。
还有一种方法是非接触能量传输供电，如发表于《计算机测量与控制》的文章《胎压检测系统中的非接触电能传输技术》和公开号为CN 101026033A的专利《无接触电力传输系统》，这种技术采用旋转变压器电磁耦合实现，初级变换和次级变换均采用谐振技术。但由于谐振的电感和电容参数易受温度的影响，在飞机胎压实时监控系统中，环境温度大幅度变化导致非接触能量传输并不一定工作于谐振状态下。并且，出于不能对飞机胎压实时监控系统的旋转变压器耦合通信产生干扰的目的，PWM波频率较低(2kHz)，而电感数值由旋转变压器结构决定，使得能够使该装置谐振的电容体积和容值很大，因而谐振难以实现。
发明内容
为了克服现有技术在飞机胎压实时监控系统中不能可靠供电的不足，本发明提供一种非接触能量传输装置，初级变换和次级变换无需采用谐振技术，能够在飞机上恶劣的环境下工作。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：包括初级直流电源、初级变换器、旋转变压器、次级变换器和次级直流电源，所述的初级变换器包括PWM控制器和逆变网络，次级变换器包括整流滤波电路和稳压变换电路。初级直流电源直接输入初级变换器中的逆变网络，通过PWM控制器控制的逆变网络实现逆变，将直流电源逆变为PWM波，施加到旋转变压器的初级绕组两端，由于感应耦合作用，会使旋转变压器次级绕组产生感应电压，该感应电压依次经过次级变换器的整流滤波电路和稳压变换电路，输出至次级直流电源，便实现了非接触能量传输。
上述的逆变网络为H桥结构，H桥桥路开关的开通与关断由PWM控制器控制。PWM控制器由PWM专用控制芯片SG3525实现。PWM开关频率出于不能对飞机胎压实时监控系统中的旋转变压器耦合通信产生干扰的目的，选用较低的频率2kHz。
上述的H桥桥路开关为全控型器件，可为MOSFET或IGBT。
本发明的有益效果是：1)本发明利用旋转变压器进行能量传输，将传统变压器的感应耦合磁路分开，初、次级绕组分别绕制于可相互旋转的旋转变压器定子磁芯和转子铁芯上，实现电源和负载间的非接触能量耦合，可以保证初级和次级之间电气绝缘，没有裸露导体存在，不存在机械摩擦和磨损，不会产生电火花，能量传输不受尘土、污物、水等环境因素的影响，可在飞机上恶劣的环境下应用。2)本发明装置将传统非接触能量传输装置的初级补偿网络和次级补偿网络去掉，不采用谐振控制技术，逆变网络输出直接连接到旋转变压器初级绕组，施加到初级绕组上的实际上是PWM波(方波)，而非采用谐振控制技术的正弦波。旋转变压器次级绕组耦合的PWM波直接送入整流滤波电路，这样做的缺点是损失了部分效率，但好处是避免了加入体积很大、容量很大的电容作为补偿网络，而由于环境温度的影响，补偿网络并不一定总是起到补偿作用。
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
附图说明
图1为传统非接触能量传输系统框图。
图中，1-初级直流电源，2-初级变换器，3-初级补偿网络，4-旋转变压器，5-次级补偿网络，6-次级变换器，7-次级直流电源，8-PWM控制器，9-逆变网络，10-整流滤波电路，11-稳压变换电路。
图2为飞机胎压实时监控系统非接触能量传输装置框图。
图3为初、次级变换器原理图。
图4为初级变换器PWM控制器原理图。
图中，12-SG3525A，13-定时电阻RT，14-定时电容CT，15-放电电阻RD。
具体实施方式
如图2所示，本发明包括初级直流电源1、初级变换器2、旋转变压器4、次级变换器6和次级直流电源7，初级变换器1还包括PWM控制器8和逆变网络9，次级变换器6还包括整流滤波电路10和稳压变换电路11。初级直流电源1为+28V机上低压直流电源，直接输入初级变换器2中的逆变网络9，通过逆变网络9实现逆变，将直流初级直流电源1逆变为PWM波，直接施加到旋转变压器4的初级绕组两端，由于感应耦合作用，会使旋转变压器4次级绕组产生感应电压，该感应电压经整流滤波电路10和稳压变换电路11得到+12V输出的次级直流电源7，便实现了非接触能量传输。
参照图3，逆变网络9由开关管S1、S4和S2、S3组成H桥结构，其开通与关断由PWM控制器8控制，将直流初级直流电源1逆变为PWM波的原理如下：桥臂上的S1和S4，S2和S3交替导通，在变换过程的第一个半周内，S1和S4同时导通，S2和S3截止，然后在第二个半周内，S2和S3同时导通，S1和S4截止。这样，直流初级直流电源1被变换为PWM波。PWM波直接施加到旋转变压器4的初级绕组上，经耦合，可将初级直流电源1能量传递到旋转变压器4次级绕组上，次级变换器经过整流滤波电路10和稳压变换电路11，便可得到符合要求的稳定直流次级直流电源7。整流滤波电路10由二极管D1，D2，D3和D4组成桥式不可控整流拓扑，电容C用于滤波。
上述的H桥桥路开关管S1、S4和S2、S3为MOSFET，型号为IRF640；整流滤波电路10中的二极管D1，D2，D3和D4为硅整流二极管，型号为1N4007，电容C为耐压35V，容量为100μF的钽电容；稳压变换电路11为线性三端稳压器LM7812。
参照图4，PWM控制器8采用开环控制，主要通过产生恒频、定占空比的PWM脉冲信号来控制开关管S1、S4和S2、S3的通断，达到能量传递的目的。本发明采用PWM集成芯片SG3525A 12产生PWM信号，具有线路简单，易于控制，无需编程等优点。该控制芯片是公知的成熟的PWM控制芯片，其工作原理不再赘述，详情请参阅ON Semiconductor公司的数据手册“Pulse Width Modulator Control Circuit”。本发明中有两个问题需要注意：
第一，死区时间设置问题。在初级变换器2的PWM控制器8中，如果SG3525A
12输出的PWM信号存在导通时的重合，则会导致上下开关管的直接导通，而这是不允许的。因此，需要设置死区时间来防止这一情况的发生。SG3525A 12死区时间的设置是通过延迟设定引脚(DISCHARGE，7脚)的放电电阻RD 15来实现的，本发明中，RD＝10Ω，设定死区时间为8μs。
第二，PWM频率设置问题。为了减小电感、电容等器件的体积，使电路小型化，减小失真并保持高的变换效率，PWM频率应该选的高一些。但在本发明中，出于不会对飞机胎压实时监控系统中的旋转变压器耦合通信产生干扰的目的，选用较低的PWM频率2kHz。在初级变换器2中，SG3525A 12的PWM频率由下式决定：
其中f为PWM频率，本发明中各参数取值分别为：RT＝3.3kΩ，CT＝0.1μF，RD＝10Ω。
Claims (5)
1.一种用于飞机胎压实时监控系统的非接触能量传输装置，包括初级直流电源、初级变换器、旋转变压器、次级变换器和次级直流电源，其特征在于：所述的初级变换器包括PWM控制器和逆变网络，次级变换器包括整流滤波电路和稳压变换电路；初级直流电源直接输入初级变换器中的逆变网络，通过PWM控制器控制逆变网络将直流电源逆变为PWM波，施加到旋转变压器的初级绕组两端，在旋转变压器次级绕组产生感应电压，该感应电压依次经过次级变换器的整流滤波电路和稳压变换电路，输出至次级直流电源。
2.根据权利要求1所述的一种用于飞机胎压实时监控系统的非接触能量传输装置，其特征在于：所述的逆变网络为H桥结构，H桥桥路开关的开通与关断由PWM控制器控制。
3.根据权利要求1所述的一种用于飞机胎压实时监控系统的非接触能量传输装置，其特征在于：所述的PWM控制器采用PWM专用控制芯片SG3525。
4.根据权利要求1所述的一种用于飞机胎压实时监控系统的非接触能量传输装置，其特征在于：所述的PWM波的开关频率为2kHz。
5.根据权利要求1所述的一种用于飞机胎压实时监控系统的非接触能量传输装置，其特征在于：所述的H桥桥路开关为全控型器件，采用MOSFET或IGBT。
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| CN111361363A (zh) * | 2019-08-29 | 2020-07-03 | 山东航空股份有限公司 | 飞机轮胎气压智能测量系统及方法 |
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Cited By (4)
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|---|---|---|---|---|
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| CN103259347B (zh) * | 2013-06-04 | 2015-03-04 | 山东大学（威海） | 一种旋转式非接触电能传输装置 |
| CN111361363A (zh) * | 2019-08-29 | 2020-07-03 | 山东航空股份有限公司 | 飞机轮胎气压智能测量系统及方法 |
| CN112744096A (zh) * | 2020-12-29 | 2021-05-04 | 东北林业大学 | 面向旋翼无人机的轻量化无线充电系统 |
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