收藏本站
《山东大学》 2019年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

变电站巡检机器人无线充电关键技术的研究

岳增凯  
【摘要】:变电站的巡检工作是保障变电站设备安全稳定工作的基础,近年来,变电站数量不断增多,规模也不断扩大,依靠人工的传统巡检方式越来越难以满足巡检要求,而变电站巡检机器人凭借着其智能化、精准化的检测方式以及较强的环境适应能力逐渐成为检测变电站设备的常用手段。变电站巡检机器人现有的接触式充电方式存在很多问题,不利于变电站的无人值守化进程,而无线充电技术的充电装置和设备之间没有电气连接和外漏接口,无接触火花和磨损老化等问题,在恶劣环境中也能安全稳定运行,并且发射线圈埋在地下,占用空间小,成本较低。经实际测试发现,为了使充电系统高效、稳定、安全运行,本文中所述的无线充电系统在线圈优化、磁场屏蔽和金属异物检测三个关键技术上还有待研究。因为变电站巡检机器人无线充电系统的发射线圈和接收线圈尺寸较小,系统正常工作的输出功率也只在300W左右,充电过程中发射线圈和接收线圈对位发生偏移时,系统传输效率会有明显降低;无线充电系统在变电站巡检机器人周围产生的漏磁通会对机器人编码器、通讯模块等部件产生干扰,影响无线充电的正常进行;在充电过程中,金属异物混入系统充电区域会由于涡流效应产生大量热量,降低系统传输效率的同时会带来较大的安全隐患。本文对磁耦合谐振式无线充电系统的基础理论进行了分析,包括系统的组成部分、工作原理、等效电路、功率和效率计算公式等,并分析了系统的拓扑结构以及控制策略。在此基础上研究了变电站巡检机器人无线充电系统线圈结构、参数的优化,即对常规平面圆盘型线圈优化设计。本文中发射线圈采用最优化参数的分束型线圈结构,提高了充电区域平面中磁场的均匀度,有效减小了线圈对位偏移给系统传输效率带来的影响。在本文中,利用MATLAB软件对分束型线圈参数的最优值进行了求解,利用ANSYS Maxwell软件建立仿真模型并对两种结构线圈切面的磁场分布以及耦合系数进行比较分析,并搭建了无线充电系统实验平台,对最优化参数的分束型线圈结构进行实验验证。为了解决无线充电系统漏磁通影响机器人正常充电的问题,本文采用变电站巡检机器人铝制外壳配合铁氧体磁芯屏蔽作为主屏蔽方法,采用谐振式无功线圈屏蔽作为辅助屏蔽方法。在本文中,首先对铝制外壳配合铁氧体磁芯屏蔽和谐振式无功线圈屏蔽的原理进行了分析;然后利用ANSYS Maxwell软件建模分析主屏蔽方法的屏蔽效果,并进行了实验验证;根据主屏蔽的效果设计谐振式无功线圈的结构、参数,最后对屏蔽效果进行了仿真分析和实验验证。为了解决金属异物混入无线充电系统充电区域带来的效率降低和安全隐患问题,本文中提出了一种利用BP神经网络的金属异物检测方法。利用本文中搭建的实验平台,通过大量实验采集了足够的样本数据,结合充电过程中不同状态下各输入物理量的变化特点,对BP神经网络金属异物检测方法的可行性进行了分析,并设计了性能优良的BP神经网络模型。最后利用MATLAB软件仿真验证,该BP神经网络模型可以很好地满足变电站巡检机器人无线充电系统金属异物检测的需求。
【学位授予单位】:山东大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2019
【分类号】:TM63;TM724

【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 ;重庆超高压500kV变电站巡检机器人通过评审[J];广西电力建设科技信息;2008年02期
2 ;中国通号智能巡检机器人保障高铁安全运营[J];电世界;2019年03期
3 李翔;;安防行业的新动能——创泽智能安防巡检机器人[J];机器人产业;2019年03期
4 周明静;马铭洋;;石化场站巡检机器人系统设计[J];信息系统工程;2019年05期
5 程贝贝;;隧道智能巡检机器人的控制软件研究[J];科技风;2019年22期
6 梁永强;;智能巡检机器人应用现状及问题探析[J];山东电力技术;2018年02期
7 陈鸣;;巡检机器人控制系统整体软件设计[J];科学技术创新;2018年11期
8 李学民;;矿用巡检机器人关键技术分析[J];煤矿机械;2018年05期
9 朱天敬;郭健虎;张斌;王宝杰;;智能巡检机器人应用问题与解决方案[J];黑龙江电力;2018年04期
10 文宗林;;智能巡检机器人应用现状及问题[J];低碳世界;2018年11期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 张秋亮;康增建;方凯;;基于看门狗技术的列车巡检机器人控制系统[A];第七届中国智能交通年会优秀论文集——智能交通应用[C];2012年
2 刘跃峰;谢照祥;李荣东;;智能巡检机器人在运行驾驶舱中的运用[A];2012年云南电力技术论坛论文集[C];2012年
3 柳洁;许敏敏;李锐;金燕;陈宗宇;孙新亚;李林清;张宁;;智能巡检机器人在气田的研发与应用[A];第十五届宁夏青年科学家论坛石化专题论坛论文集[C];2019年
4 周庆;邓帮飞;甘建峰;肖前波;张海兵;万凌云;;一种对称式高压巡检机器人的运动学研究[A];仪器仪表学报(2015(增刊)第36卷)[C];2015年
5 刘跃峰;谢照祥;李荣东;;智能巡检机器人在运行驾驶舱中的运用[A];2012年云南电力技术论坛论文集(文摘部分)[C];2012年
6 孙琦;;试析变电站智能巡检机器人的关键技术[A];探索科学2016年5月学术研讨[C];2016年
7 葛蕴慧;李静;;变电站多功能巡检机器人的应用研究[A];第十六届沈阳科学学术年会论文集(理工农医)[C];2019年
8 董吉文;杨森;鲁守银;;基于轨线的变电站巡检机器人单目视觉导航[A];第六届全国信息获取与处理学术会议论文集(2)[C];2008年
9 刘凯;游兆阳;李华伟;邱名义;陆骏;谢邦鹏;张华;;基于物联网技术的配电网智能监控系统[A];2017年“电子技术应用”智能电网会议论文集[C];2017年
10 王海鹏;孟杰;栾贻青;肖鹏;;变电站智能巡检机器人避障检测系统设计[A];山东电机工程学会2012年度学术年会论文集[C];2012年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 记者 周峰;国内首台轨道式变电站巡检机器人上线[N];中国科学报;2012年
2 特约记者 郭红英 通讯员 张鹏飞 李雅林;巡检机器人“走进”联合站[N];中国石油报;2018年
3 孙炎宾 顼熙亮;这个防爆巡检机器人不简单[N];中国煤炭报;2019年
4 本报记者 操秀英;轮式巡检机器人“能吃苦”“不怕事”[N];科技日报;2019年
5 潘旭涛 雷杰如 刘山山;科技“神器”点燃公众热情[N];人民日报海外版;2019年
6 柯怀鸿 记者 谢开飞;智能巡检机器人首次亮相数字中国成果展[N];科技日报;2018年
7 本报记者 王世雅;井下巡检机器人,用着真不赖[N];中国煤炭报;2018年
8 方杰 张宇阳;国网冀北电力实现巡检机器人远程控制[N];国家电网报;2018年
9 见习记者 邱燕超;巡检机器人为智能电网建设提速[N];中国电力报;2018年
10 本报记者 曲欣悦;智能巡检机器人上岗记[N];工人日报;2018年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 魏永乐;带柔索双臂巡检机器人本体结构研究与设计[D];东北大学;2016年
2 何缘;沿地线穿越越障的架空输电线路巡检机器人的研究[D];武汉大学;2016年
3 付兴伟;高压线路巡检机器人的能量管理及在线供能关键技术研究[D];武汉大学;2015年
4 曹晓旭;自治式水下管线巡检机器人协调规划与控制技术研究[D];浙江大学;2018年
5 周风余;110kV输电线路自动巡检机器人系统的研究[D];天津大学;2008年
6 张廷羽;高压线巡检机器人的研究[D];上海大学;2009年
7 李正;高压输电线路自主巡检机器人的研究[D];上海大学;2013年
8 任志斌;高压输电线巡检机器人控制系统的研究与实现[D];上海大学;2010年
9 徐显金;高压线路沿地线穿越越障巡检机器人的关键技术研究[D];武汉大学;2011年
10 商德勇;薄煤层综采工作面巡检机器人运动分析及试验研究[D];中国矿业大学(北京);2016年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 吴杰;变电站巡检机器人的指针式仪表智能读数系统研究[D];武汉科技大学;2019年
2 岳增凯;变电站巡检机器人无线充电关键技术的研究[D];山东大学;2019年
3 邵祖光;双轮双臂巡检机器人控制系统的研究[D];山东大学;2019年
4 孙晓迪;智能巡检机器人在变电运行中的应用[D];山东大学;2019年
5 卢宁;变电站中的室内巡检机器人研究与设计[D];山东大学;2019年
6 曹正斐;基于改进型LCL-S的电网巡检机器人无线充电系统仿真研究[D];兰州理工大学;2019年
7 王若思;巡检机器人的滑模控制研究[D];天津工业大学;2019年
8 柴作鸿;多功能巡检机器人的系统设计[D];天津工业大学;2019年
9 王超;巡检机器人设计与控制研究[D];安徽大学;2019年
10 王兵;智能巡检机器人测控平台研究[D];西安石油大学;2019年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026