CN104682577B - 为输电线路监控系统供电的无线电能传输设备及调谐方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种无线电能传输设备，包括发射端和接收端；发射端包括高频逆变电路、第一LC振荡电路和频率自适应调谐电路；频率自适应调谐电路采集第一LC振荡电路的线圈电流，采用自激振荡与迭代法控制高频逆变电路的逆变频率，使得高频交流电的频率始终保持为第一LC振荡电路的固有振荡频率；接收端包括第二LC振荡电路、整流滤波电路和电容自适应调谐电路；第二LC振荡电路与所述的第一LC振荡电路产生共振；电容自适应调谐电路采集第二LC振荡电路的线圈电流，用直流电机来调节第二LC振荡电路的电容，使第二LC振荡电路的线圈电流最大。本发明解决了高压输电线路视频监控系统在恶劣自然环境下供电的可靠性问题。

Description

为输电线路监控系统供电的无线电能传输设备及调谐方法

技术领域

本发明涉及高压输电线路感应取电与无线电能传输技术领域，尤其涉及一种为高压输电线路监控系统供电的无线电能传输设备及调谐方法。

背景技术

高压输电线路的监控关系到电网的安全性和电力系统的稳定性。由于高压输电线路通常位于野外无人区域，不便采取人工巡线的方法，所以多使用视频监控。视频监控系统的供电可靠性关系到整个高压输电网络的安全，因此需要研究一种能够长期稳定供电的方式。目前国内公司主要致力于太阳能与风力发电设备的生产。但太阳能供电与风电方式存在不能全天候稳定供电、恶劣天气无法工作、成本高等固有缺陷，因此应用前景有限。基于感应取电与磁耦合谐振式无线电能传输技术目前发展迅速，并且适用于在不便供电的场合供电，如安装在杆塔上的高压输电线路监控设备等。因此高压输电线路视频监控装置的感应取电与无线电能传输系统在目前与今后都有着相当高的应用价值。

感应取电技术是一项新兴的高压输电线路取电技术，通过大功率取电互感器，将输电线路上的电能取出，以供给之后的负载使用，但只能供给线上设备。由于线上挂载重量有限，且把视频监控设备挂在输电线上，也会因为导线的舞动而影响视频质量，也不利于维护。所以需要引入无线电能传输技术，将电能传至杆塔上的视频监控设备。

而无线电能传输技术应用在高压输电领域还存在一些问题，如外界环境、温度、负载的变化对系统调谐的影响。在高压输电领域，所需的传输距离要长于绝缘距离，一般为1～2m，因此需要很高品质因数Q的线圈。所以任何对频率或线圈参数的微小的扰动，都会让系统严重失谐，大大降低传输功率与效率，严重时还会损坏高频逆变电路。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种为高压输电线路监控系统供电的无线电能传输设备及调谐方法，解决高压输电线路视频监控系统在恶劣自然环境下供电的可靠性问题。

本发明为解决上述技术问题所采取的技术方案为：一种无线电能传输设备，其特征在于：它包括发射端和接收端；

发射端包括高频逆变电路、第一LC振荡电路和频率自适应调谐电路，高频逆变电路将直流电变为高频交流电，以供给第一LC振荡电路；第一LC振荡电路产生电磁场；频率自适应调谐电路采集第一LC振荡电路的线圈电流，采用自激振荡与迭代法控制高频逆变电路的逆变频率，使得高频交流电的频率始终保持为第一LC振荡电路的固有振荡频率；

接收端包括第二LC振荡电路、整流滤波电路和电容自适应调谐电路；第二LC振荡电路与所述的第一LC振荡电路产生共振，以共振方式接收高频交流电；整流滤波电路将高频交流电变为直流电进行供电；电容自适应调谐电路采集第二LC振荡电路的线圈电流，用直流电机来调节第二LC振荡电路的电容，使第二LC振荡电路的线圈电流最大。

按上述无线电能传输设备，所述的频率自适应调谐电路包括第一互感器、过零比较器和第一相位延迟器，其中第一互感器采集第一LC振荡电路的线圈电流，过零比较器采集线圈电流的过零点，再通过第一相位延迟器延迟后控制高频逆变电路。

按上述无线电能传输设备，所述的第一相位延迟器的延迟时间通过第二相位延迟器、第三相位延迟器和相位比较器确定；其中第二相位延迟器对第一LC振荡电路两端的电压进行相位延迟，第三相位延迟器对第一LC振荡电路的线圈电流进行相位延迟，第二相位延迟器和第三相位延迟器的输出端与相位比较器的输入端连接，通过调整第二相位延迟器和第三相位延迟器的延迟时间，直至相位比较器的输出端不发出脉冲，此时第二相位延迟器和第三相位延迟器的延迟时间之和作为第一相位延迟器的延迟时间。

按上述无线电能传输设备，所述的电容自适应调谐电路包括第二互感器、MCU、直流电机驱动器和直流电机，MCU接收第二互感器采集的第二LC振荡电路的线圈电流，根据第二LC振荡电路的线圈电流大小，通过直流电机驱动器驱动直流电机正转或反转，直流电机带动第二LC振荡电路的电容调整其电容值。

一种高压输电线路视频监控系统的供电设备，其特征在于：它包括高压感应取电装置和上述无线电能传输设备；其中高压感应取电装置将高压输电线路中的工频交流电以电磁感应方式取出，并将取出的工频交流电变为直流电，供给无线电能传输设备的发射端，无线电能传输设备的接收端将高频交流电变为直流电输送给高压输电线路视频监控系统进行供电。

按上述供电设备，它还包括蓄电池和电池充放电管理电路；蓄电池由无线电能传输设备的接收端的直流电输出端充电，为高压输电线路视频监控系统进行供电；电池充放电管理电路用于根据蓄电池的用电情况调节充电方式。

按上述供电设备，所述的充电方式包括恒流充电、涓流充电和恒压充电。

一种上述无线电能传输设备的调谐方法，其特征在于：

发射端：通过将第一LC振荡电路的线圈电流的过零点经过相位延迟后反馈给高频逆变电路，使得相位延迟后的电流周期等于第一LC振荡电路的谐振周期，实现高频逆变电路的过零软开关切换，形成自激振荡，并让第一LC振荡电路保持谐振状态；

接收端：测量第二LC振荡电路的线圈电流，将其整流后通过AD转换输送给MCU，MCU根据线圈电流的变化，控制直流电机来调整第二LC振荡电路的电容，使得第二LC振荡电路的线圈电流最大。

按上述调谐方法，发射端调谐的具体方法如下：

S1、采集到第一LC振荡电路的线圈电流后经过第一相位延迟器，设置第一相位延迟器的延迟时间的初始值td0；

S2、测量第一LC振荡电路的延迟时间tdlc，具体如下：第二相位延迟器对第一LC振荡电路两端的电压进行相位延迟，第三相位延迟器对第一LC振荡电路的线圈电流进行相位延迟，比较第二相位延迟器和第三相位延迟器输出的信号；

1)将第二相位延迟器设为0，调整第三相位延迟器直到相位比较器不发出脉冲，记下第三相位延迟器的延迟时间tdlc；

2)若第三相位延迟器的延迟时间达到最大时，相位比较器依然发出脉冲，则将第三相位延迟器的延迟时间设为0，调整第二相位延迟器的延迟时间，直到相位比较器不发出脉冲，记下第二相位延迟器的延迟时间-tdlc；

S3、测量第一LC振荡电路的振荡频率与振荡周期，并记录下来；

S4、将第二相位延迟器和第三相位延迟器的延迟时间相加，作为第一相位延迟器的延迟时间。

S5、重复S2-S4，直到两次测量的振荡周期相差为0时，将此时的第一相位延迟器的延迟时间作为最终的延迟时间，将此时测量到的振荡周期作为谐振周期；

S6、每隔固定时间测量第一LC振荡电路的振荡周期，当与谐振周期相差不为0，则重新进入S1。

按上述调谐方法，接收端调谐的具体方法如下：采集第二LC振荡电路的线圈电流，根据第二LC振荡电路的线圈电流大小，通过控制直流电机正转或反转，带动第二LC振荡电路的电容调整其电容值；

S1、设置电机转动的初始方向；

S2、转动电机，测量第二LC振荡电路的线圈电流I₂；

S3、判断I₂的变化趋势：

若连续2次测量的I₂变大，则返回S2；

若连续2次测量的I₂变小，则改变电机转向，再返回S2；

若连续2次测量的I₂中一次变大一次变小，则让电机反向旋转一个脉冲，进入S4。

S4、电机停止转动，同时每隔固定时间测量一次I₂；若连续N次测量的I₂均与电机停止转动时的I₂不同，则进入S1；N为预设值。

本发明的有益效果为：

1、通过采用本发明结构的无线电能传输设备，具有高效、安全、稳定、可靠，不受外界条件变化影响、使用寿命长、成本低等优点；通过本发明成果，研制的无线电能传输设备的大面积使用，可以解决高压输电线路监控装置在恶劣自然环境下供电的可靠性问题，也为智能电网的实施和发展提供一种新型的电源系统，同时也可以推动中距离无线电能传输技术的实用化，产生较大的间接经济效益。

2、发射端基于自激振荡与迭代法的频率调谐方法，可以在发射端LC参数发生变化的情况下，快速稳定地实现频率调谐。且算法简单，实现成本低，其控制电路仅需要单片机、延迟芯片、过零比较器和相位比较器等。而且相比于传统的测量电流幅值的频率调谐法，本方法可以在发射端电源电流不稳定的情况下正常工作，因此非常适合实际输电线路这种线上电流不确定的场合。

3、接收端基于电流测量的电容调谐方法，可以在发射端频率变化、接收端LC参数变化、负载的变化(如视频监控的摄像头是否工作、云台是否旋转等)、充电状态变化的情况下，自适应调节电容，保持谐振；相比于以往的接收端调谐必须依赖发射端的数据无线通信的情况，本方法无需二者通信，大大简化了电路的设计，也避免了无线通信会受到高压输电线路周围的强电磁干扰的影响这一问题。

附图说明

图1为本发明一实施例的安装结构图。

图2为本发明一实施例的电路框图。

图3为频率自适应电路的原理框图。

图4为本发明一实施例的简化电路图。

图5为参数调谐时，发射端和接收端电流的Nyquist图。

图6为C2＝1.01C1时，发射端和接收端电流的Nyquist图。

图7为C2＝1.005C1时，发射端和接收端电流的Nyquist图。

图8为C2＝1.001C1时，发射端和接收端电流的Nyquist图。

图9为C2＝1.0005C1时，发射端和接收端电流的Nyquist图。

图10为接收端调谐的逻辑原理图。

图中：1-第一LC振荡电路，2-第二LC振荡电路，3-高压输电线路，4-杆塔。

具体实施方式

下面结合具体实例和附图对本发明作进一步说明。

本发明提供一种无线电能传输设备，它包括发射端和接收端；

发射端包括高频逆变电路(其中本实施例中高频的频率范围为100k-10MHz)、第一LC振荡电路和频率自适应调谐电路，高频逆变电路将直流电变为高频交流电，以供给第一LC振荡电路；第一LC振荡电路产生电磁场；频率自适应调谐电路采集第一LC振荡电路的线圈电流，采用自激振荡与迭代法控制高频逆变电路的逆变频率，使得高频交流电的频率始终保持为第一LC振荡电路的固有振荡频率；

接收端包括第二LC振荡电路、整流滤波电路和电容自适应调谐电路；第二LC振荡电路与所述的第一LC振荡电路产生共振，以共振方式接收高频交流电；整流滤波电路将高频交流电变为直流电进行供电；电容自适应调谐电路采集第二LC振荡电路的线圈电流，用直流电机来调节第二LC振荡电路的电容，使第二LC振荡电路的线圈电流最大。

所述的频率自适应调谐电路包括第一互感器(本实施例中选用CT互感器)、过零比较器和第一相位延迟器，其中第一互感器采集第一LC振荡电路的线圈电流，过零比较器采集线圈电流的过零点，再通过第一相位延迟器延迟后控制高频逆变电路。

所述的第一相位延迟器的延迟时间通过第二相位延迟器、第三相位延迟器和相位比较器确定；其中第二相位延迟器对第一LC振荡电路两端的电压进行相位延迟，第三相位延迟器对第一LC振荡电路的线圈电流进行相位延迟，第二相位延迟器和第三相位延迟器的输出端与相位比较器的输入端连接，通过调整第二相位延迟器和第三相位延迟器的延迟时间，直至相位比较器的输出端不发出脉冲，此时第二相位延迟器和第三相位延迟器的延迟时间之和作为第一相位延迟器的延迟时间。

所述的电容自适应调谐电路包括第二互感器、MCU、直流电机驱动器和直流电机，MCU接收第二互感器采集的第二LC振荡电路的线圈电流，根据第二LC振荡电路的线圈电流大小，通过直流电机驱动器驱动直流电机正转或反转，直流电机带动第二LC振荡电路的电容调整其电容值。

一种高压输电线路视频监控系统的供电设备，如图1和2所示，包括高压感应取电装置和上述无线电能传输设备；其中高压感应取电装置将高压输电线路3中的工频交流电以电磁感应方式取出，并将取出的工频交流电变为直流电，供给无线电能传输设备的发射端。发射端的第一LC振荡电路1与接收端的第二LC振荡电路2产生共振，接收端的直流电输出端与位于杆塔4上的监控系统连接，进行供电。

它还包括蓄电池和电池充放电管理电路；蓄电池由无线电能传输设备的接收端的直流电输出端充电，为高压输电线路视频监控系统进行供电；电池充放电管理电路用于根据蓄电池的用电情况调节充电方式。充电方式包括恒流充电、涓流充电和恒压充电等。

一种无线电能传输设备的调谐方法，发射端：通过将第一LC振荡电路的线圈电流的过零点经过相位延迟后反馈给高频逆变电路，使得相位延迟后的电流周期等于第一LC振荡电路的谐振周期，实现高频逆变电路的过零软开关切换，形成自激振荡，并让第一LC振荡电路保持谐振状态；

接收端：测量第二LC振荡电路的线圈电流，将其整流后通过AD转换输送给MCU，MCU根据线圈电流的变化，控制直流电机来调整第二LC振荡电路的电容，使得第二LC振荡电路的线圈电流最大。

发射端调谐的具体方法如下：

S1、采集到第一LC振荡电路的线圈电流后经过第一相位延迟器，设置第一相位延迟器的延迟时间的初始值td0；

S2、测量第一LC振荡电路的延迟时间tdlc，具体如下：第二相位延迟器对第一LC振荡电路两端的电压进行相位延迟，第三相位延迟器对第一LC振荡电路的线圈电流进行相位延迟，比较第二相位延迟器和第三相位延迟器输出的信号；

1)将第二相位延迟器设为0，调整第三相位延迟器直到相位比较器不发出脉冲，记下第三相位延迟器的延迟时间tdlc；

2)若第三相位延迟器的延迟时间达到最大(本实施例中，该最大为理论谐振周期)时，相位比较器依然发出脉冲，则将第三相位延迟器的延迟时间设为0，调整第二相位延迟器的延迟时间，直到相位比较器不发出脉冲，记下第二相位延迟器的延迟时间-tdlc；

S3、测量第一LC振荡电路的振荡频率与振荡周期，并记录下来；

S4、将第二相位延迟器和第三相位延迟器的延迟时间相加，作为第一相位延迟器的延迟时间。

S5、重复S2-S4，直到两次测量的振荡周期相差为0时，将此时的第一相位延迟器的延迟时间作为最终的延迟时间，将此时测量到的振荡周期作为谐振周期；

S6、每隔固定时间测量第一LC振荡电路的振荡周期，当与谐振周期相差不为0，则重新进入S1。

频率自适应调谐电路的原理如图3所示。无线电能传输设备的发射端若需要最大效率的输出能量，则必须在第一LC振荡电路的线圈电流过零点时，开关切换，这样做不仅使得我们的下半个周期可以全部用来补充能量，并且使得开关损耗为零。理论上传能发射功率最大化。那么如何使得驱动开关随着电流的过零点而切换，这是解决远距离无线传能的根本问题。

当我们检测到第一LC振荡电路的线圈电流过零点的时候，若可忽略延时，在同一时间实现开关的切换，使得电源一直对第一LC振荡电路进行能量补充，则可完美解决上述问题。并且上述的电路拓扑结构使得不管第一LC振荡电路如何变化，我们每次开关切换都是在检测到第一LC振荡电路电流为零时同时进行，一直保持着电源对第一LC振荡电路的正激励。既一直以第一LC振荡电路的固有频率来激励第一LC振荡电路，使得发射线圈效率最大。

但是在实际操作中是无法做到在过零点的同时就切换开关，由于检测造成的延时与器件传递信号会造成无法消除的固有延时。为了解决这个固有延时带来的影响，我们设计了一个延时器，使得固有延时与延时模块的延时加在一起是第一LC振荡电路固有周期的整数倍。这样在第一LC振荡电路的线圈电流过零点的若干周期后，开关切换，仍在在第一LC振荡电路的线圈电流的过零点处。

为了确定整套系统的固有延时，我们将延时分为三部分。一部分是第一互感器检测引起的检测延时tds2，一部分是器件传输信号引起的器件延时tds1，还有一部分是在第一LC振荡电路两端的电压与第一LC振荡电路的线圈电流之间的相位差造成的延时tdlc。当LC谐振时，电压电流相位差为0，延时tdlc为0，以此为监测点，可以检测我们的发射系统是否谐振。而我们的频率迭代理论也基于此，系统一直在向使tdlc减小为0的方向更迭。

首先，我们可将这个正反馈形成的闭环打开，在频率自适应调谐电路的输入端由DDS模块输入一个由扫频仪检测出的LC线圈谐振频率(由仪器精度测量远不能达到系统要求精度，因此需要频率自适应系统实时调整)，输入的频率信号经过选路开关进入全桥驱动模块。

选路开关负责切换输入到全桥驱动模块的信号源。选路开关有两个输入端，分别连接DDS模块和反馈信号，当系统需要打开反馈环时，选录开关断掉反馈信号，选通DDS模块信号。当系统进入自振荡阶段，选路开关断掉DDS模块信号，选通反馈信号，形成一个闭环正反馈。

第二相位延时器和第三相位延时器分别通过第一LC振荡电路两端电压信号和第一LC振荡电路的线圈电流信号，通过分别调整两个延时器的延时，使得两个同频信号的相位同相，由此检测出延时tdlc。并通过MCU模块将此延时输入第一相位延时器中，选路开关将信号源切换成反馈信号，形成闭环正反馈。开始自振荡。

MCU模块检测自振荡频率与周期保存记录后，将检测到的输入DDS模块，然后选路开关开环，将上次检测到的频率作为初始频率输入，然后调整延时器至同相位，检测到延时tdlc，并将延时由MCU模块输入第一相位延时器，选路开关闭环自振荡。MCU检测自振荡频率并赋予DDS模块。完成第二次开环/闭环的频率迭代。若两次自振荡的频率相等，则表示系统已经在谐振状态。若两次自振荡频率不同，则继续第三次开环/闭环频率迭代。找到自振荡频率后，系统开始稳定工作，每隔固定时间测量自振荡频率。若与上一次找到的自振荡频率不相等，则认为电路参数发生了改变，需要重新调谐，即重新进入频率迭代过程。

经理论验证，每次频率迭代后的新频率都会趋向系统的固有频率。

接收端调谐的具体方法如图10所示，如下：采集第二LC振荡电路的线圈电流，根据第二LC振荡电路的线圈电流大小，通过控制直流电机正转或反转，带动第二LC振荡电路的电容调整其电容值；

S1、设置电机转动的初始方向；

S2、转动电机(本实施例中即等同于使得第二LC振荡电路的电容增大或减小一个值ΔC，增大或减小视电机转动方向而定)，测量第二LC振荡电路的线圈电流I₂；

S3、判断I₂的变化趋势：

若连续2次测量的I₂变大，则返回S2；

若连续2次测量的I₂变小，则改变电机转向，再返回S2；

若连续2次测量的I₂中一次变大一次变小，则让电机反向旋转一个脉冲(也可以省去反向旋转一个脉冲的步骤，增加此步骤的目的在于消除电机转动的惯性)，进入S4。

S4、电机停止转动，同时每隔固定时间测量一次I₂；若连续N次测量的I₂均与电机停止转动时的I₂不同，则进入S1；N为预设值。

为证明本发明提出的方法有效，本专利通过理论推导和仿真，证明如下观点：

1、发射端自激振荡时，系统处于共振状态，即可以实现最大效率的电能传输。

2、接收端电容调整时，发射端也能保持谐振，且接收端电流最大时，两端LC参数相同。

观点1：

本发明中的无线电能传输设备的电路图可以简化为如图4所示。为分析该系统的自激振荡频率特性，本专利中采用描述函数法进行分析。因为描述函数法只能分析单个非线性环节的系统，所以只对逆变器这一非线性环节进行分析；延时环节虽然属于非线性环节，但是在调谐时，本系统的电流正好被延迟了一个周期，所以可以视为下一个周期的电流与这一个周期的电压同相位，即可以省去延迟环节，认为系统是不存在延迟的。基于此，建立本系统的电路方程(式1)，并求解出发射端与接收端电流的传递函数(式2)。

式中，U₀为第一LC振荡电路两端的等效交流电压源，I₁为第一LC振荡电路的线圈电流，I₂为第二LC振荡电路的线圈电流，s为复频域，M为互感系数，R₁为第一LC振荡电路的等效内阻，R₂为第二LC振荡电路的等效内阻，C₁为第一LC振荡电路的电容，C₂为第二LC振荡电路的电容，L₁为第一LC振荡电路的电感，L₂为第二LC振荡电路的电感，G₁(s)为发射端电流传递函数，G₂(s)为接收端电流传递函数。

根据传递函数，可以应用Matlab软件的Nyquist命令绘制出不同情况下的Nyquist曲线图，其参数如表1所示。R_L为负载电阻，K为耦合系数，且

因为系统的非线性环节是全桥逆变器，所以可以理解为继电环节，其描述函数是x轴的负半轴。所以对于发射端，求出发射端电流传递函数G₁(s)与x负半轴的交点，即为系统的自激振荡点，交点的频率即为自激振荡频率。

如图5所示，当采用表1的参数时，发射端的频率正好为谐振频率的1倍，接收端的幅值也为最大，所以系统处于共振状态。观点1得证。

表1

U0	12V
		R1、R2	4Ω
RL	4Ω
		C1、C2	450pF
L1、L2	330uH
		K	0.004

观点2：

为证明观点2，需改变接收端的电容，同时保持发射端为自激振荡状态。因此绘制第二振荡电路的电容C₂＝1.01C₁、1.005C₁、1.001C1和1.0005C₁这几种情况下两端的Nyquist轨迹图，如图6～9所示。从图中可看出，在C₂≠C₁时，发射端自激振荡的频率比谐振频率略有偏差，但由于延迟反馈环境，使得发射端系统保持了电流过零切换的特性，所以发射端的逆变器仍工作在零电压软开关状态，只是接收端电容的改变，引起了整个系统的共振频率的改变。另外，随着C₂越来越接近C₁，两端的轨迹逐渐向C₂＝C₁时的轨迹靠近，自激振荡频率也越来越接近谐振频率；而且，发射端的电流逐渐变小，接收端的电流逐渐变大，分别在C₂＝C₁时达到谷值与峰值，所以说明根据接收端电流峰值调谐接收端电容的方法可行，即便在发射端频率自适应变化的情况下，所以观点2得证。

综上所述，本发明调谐方法在无线电能传输系统的发射端对发射频率进行自适应调谐，以保证谐振并满足逆变电路的软开关状态；在接收端对电容参数进行自适应调谐，使两端电路的谐振频率相同，保证最大的传输功率与效率。

以上实施例仅用于说明本发明的设计思想和特点，其目的在于使本领域内的技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，本发明的保护范围不限于上述实施例。所以，凡依据本发明所揭示的原理、设计思路所作的等同变化或修饰，均在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种无线电能传输设备，其特征在于：它包括发射端和接收端；

发射端包括高频逆变电路、第一LC振荡电路和频率自适应调谐电路，高频逆变电路将直流电变为高频交流电，以供给第一LC振荡电路；第一LC振荡电路产生电磁场；频率自适应调谐电路采集第一LC振荡电路的线圈电流，采用自激振荡与迭代法控制高频逆变电路的逆变频率，使得高频交流电的频率始终保持为第一LC振荡电路的固有振荡频率；

接收端包括第二LC振荡电路、整流滤波电路和电容自适应调谐电路；第二LC振荡电路与所述的第一LC振荡电路产生共振，以共振方式接收高频交流电；整流滤波电路将高频交流电变为直流电进行供电；电容自适应调谐电路采集第二LC振荡电路的线圈电流，用直流电机来调节第二LC振荡电路的电容，使第二LC振荡电路的线圈电流最大；

所述的频率自适应调谐电路包括第一互感器、过零比较器和第一相位延迟器，其中第一互感器采集第一LC振荡电路的线圈电流，过零比较器采集线圈电流的过零点，再通过第一相位延迟器延迟后控制高频逆变电路；

所述的第一相位延迟器的延迟时间通过第二相位延迟器、第三相位延迟器和相位比较器确定；其中第二相位延迟器对第一LC振荡电路两端的电压进行相位延迟，第三相位延迟器对第一LC振荡电路的线圈电流进行相位延迟，第二相位延迟器和第三相位延迟器的输出端与相位比较器的输入端连接，通过调整第二相位延迟器和第三相位延迟器的延迟时间，直至相位比较器的输出端不发出脉冲，此时第二相位延迟器和第三相位延迟器的延迟时间之和作为第一相位延迟器的延迟时间。

2.根据权利要求1所述的无线电能传输设备，其特征在于：所述的电容自适应调谐电路包括第二互感器、MCU、直流电机驱动器和直流电机，MCU接收第二互感器采集的第二LC振荡电路的线圈电流，根据第二LC振荡电路的线圈电流大小，通过直流电机驱动器驱动直流电机正转或反转，直流电机带动第二LC振荡电路的电容调整其电容值。

3.一种高压输电线路视频监控系统的供电设备，其特征在于：它包括高压感应取电装置和权利要求1或2所述的无线电能传输设备；其中高压感应取电装置将高压输电线路中的工频交流电以电磁感应方式取出，并将取出的工频交流电变为直流电，供给无线电能传输设备的发射端，无线电能传输设备的接收端将高频交流电变为直流电输送给高压输电线路视频监控系统进行供电。

4.根据权利要求3所述的高压输电线路视频监控系统的供电设备，其特征在于：它还包括蓄电池和电池充放电管理电路；蓄电池由无线电能传输设备的接收端的直流电输出端充电，为高压输电线路视频监控系统进行供电；电池充放电管理电路用于根据蓄电池的用电情况调节充电方式。

5.根据权利要求4所述的高压输电线路视频监控系统的供电设备，其特征在于：所述的充电方式包括恒流充电、涓流充电和恒压充电。

6.一种权利要求1所述的无线电能传输设备的调谐方法，其特征在于：

发射端：通过将第一LC振荡电路的线圈电流的过零点经过相位延迟后反馈给高频逆变电路，使得相位延迟后的电流周期等于第一LC振荡电路的谐振周期，实现高频逆变电路的过零软开关切换，形成自激振荡，并让第一LC振荡电路保持谐振状态；

接收端：测量第二LC振荡电路的线圈电流，将其整流后通过AD转换输送给MCU，MCU根据线圈电流的变化，控制直流电机来调整第二LC振荡电路的电容，使得第二LC振荡电路的线圈电流最大。

7.根据权利要求6所述的无线电能传输设备的调谐方法，其特征在于：发射端调谐的具体方法如下：

S1、采集到第一LC振荡电路的线圈电流后经过第一相位延迟器，设置第一相位延迟器的延迟时间的初始值td0；

S2、测量第一LC振荡电路的延迟时间tdlc，具体如下：第二相位延迟器对第一LC振荡电路两端的电压进行相位延迟，第三相位延迟器对第一LC振荡电路的线圈电流进行相位延迟，比较第二相位延迟器和第三相位延迟器输出的信号；

1）将第二相位延迟器设为0，调整第三相位延迟器直到相位比较器不发出脉冲，记下第三相位延迟器的延迟时间tdlc；

2）若第三相位延迟器的延迟时间达到最大时，相位比较器依然发出脉冲，则将第三相位延迟器的延迟时间设为0，调整第二相位延迟器的延迟时间，直到相位比较器不发出脉冲，记下第二相位延迟器的延迟时间-tdlc；

S3、测量第一LC振荡电路的振荡频率与振荡周期，并记录下来；

S4、将第二相位延迟器和第三相位延迟器的延迟时间相加，作为第一相位延迟器的延迟时间；

S5、重复S2-S4，直到两次测量的振荡周期相差为0时，将此时的第一相位延迟器的延迟时间作为最终的延迟时间，将此时测量到的振荡周期作为谐振周期；

S6、每隔固定时间测量第一LC振荡电路的振荡周期，当与谐振周期相差不为0，则重新进入S1。

8.根据权利要求6所述的无线电能传输设备的调谐方法，其特征在于：接收端调谐的具体方法如下：采集第二LC振荡电路的线圈电流，根据第二LC振荡电路的线圈电流大小，通过控制直流电机正转或反转，带动第二LC振荡电路的电容调整其电容值；

S1、设置电机转动的初始方向；

S2、转动电机，测量第二LC振荡电路的线圈电流I₂；

S3、判断I₂的变化趋势：

若连续2次测量的I₂变大，则返回S2；

若连续2次测量的I₂变小，则改变电机转向，再返回S2；

若连续2次测量的I₂中一次变大一次变小，则让电机反向旋转一个脉冲，进入S4；

S4、电机停止转动，同时每隔固定时间测量一次I₂；若连续N次测量的I₂均与电机停止转动时的I₂不同，则进入S1；N为预设值。