本发明涉及无人机充电领域，尤其涉及一种无人机自主无线充电装置。
背景技术：
1、无人机集群在执行长时间或远距离任务时，面临着严峻的能源补给问题。传统的有线充电方式效率高、稳定性强、且兼容性好，但缺点是需人工插拔，多机充电需复杂线缆管理，不适合大规模无人机编队作业。太阳能充电方式将太阳能转化为电能，为无人机电池充电，绿色可持续，但是太阳能发电系统转化效率会受到日照强度、天气条件等自然环境严重影响，导致阴天、夜晚无法补能；同时太阳能能量密度较低，太阳能充电对太阳能板面积要求高，无人机载重有限，太阳能难以满足其高功率需求。
2、无线充电虽效率略低于有线充电，但自动化程度高，减少了大量裸露电缆和接口，环境适应性好，为无人机集群提供了一种更为可靠、高效的能源补给方案，成为解决无人机集群能源补给问题的关键所在。然而，现有无人机无线充电系统仍然存在一些问题，包括无法实现全自动、无线充电距离范围窄无法兼容多种无人机、对无人机起落精度要求高等问题。
技术实现思路
1、本发明针对现有技术中存在的技术问题，提供一种无人机自主无线充电装置，采用磁谐振式原理，使用控制器追踪谐振频率变化，使开关频率与谐振频率一致，防止原边发射线圈和副边接收线圈的耦合系数随着两者相对位置变化而导致系统失去谐振，实现无线充电系统中高效率大功率输出。
2、根据本发明的第一方面，提供了一种无人机自主无线充电装置，包括：直流电源和至少一个的磁耦合谐振式能量传输系统；所述磁耦合谐振式能量传输系统分别与所述电源连接；所述磁耦合谐振式能量传输系统包括安装于无线充电平台上的原边侧电路和安装于无人机上的副边侧电路；
3、所述原边侧电路包括：控制器、逆变电路、发射端补偿结构和发射线圈；所述副边侧电路包括：接收线圈和整流电路；
4、所述逆变电路包括多个功率开关，将直流电源的直流电变成交流电；所述交流电经过所述发射端补偿结构进行补偿后，所述发射线圈将电能通过磁感应无线传输给所述接收线圈，所述整流电路将所述接收线圈接收的高频交流电整流为直流电提供给无人机；所述无人机的所述接收线圈软启动后，所述控制器控制所述发射线圈和所述接收线圈的谐振频率与所述逆变器的开关频率相同。
5、在上述技术方案的基础上，本发明还可以作出如下改进。
6、可选的，所述逆变电路为由输入稳压电容cin、第一功率开关s1、第二功率开关s2、第三功率开关s3和第四功率开关s4组成的全桥逆变电路；
7、所述第一功率开关s1和第二功率开关s2的驱动信号相反且交替闭合；
8、所述第四功率开关s4和第一功率开关s1的驱动信号同步；
9、所述第三功率开关s3和第二功率开关s2的驱动信号同步。
10、可选的，所述发射端补偿结构包括：原边补偿电容cp；
11、所述原边补偿电容cp一端与所述逆变电路的一个输出端口连接，另一端与所述发射线圈的一端连接；
12、可选的，所述无线充电装置还包括：辅助采样电路；
13、所述辅助采样电路包括：辅助电阻raw、辅助变压器taw、采样电容csmp、采样电阻rsmp以及辅助整流电路，所述辅助整流电路由第一辅助整流二极管d5、第二辅助整流二极管d6、第三辅助整流二极管d7、第四辅助整流二极管d8组成；
14、所述辅助电阻raw一端与所述逆变电路的另一个输出端口连接，另一端与所述发射线圈的另一端连接；
15、所述辅助变压器taw一侧绕组与所述辅助电阻raw并联，另一侧绕组的一端与所述第三辅助整流二极管d7的正极以及第四辅助整流二极管d8的负极连接，另一侧绕组的另一端与所述第三辅助整流二极管d5的正极以及第四辅助整流二极管d6的负极连接；
16、所述采样电容csmp和采样电阻rsmp并联后一端与所述第三辅助整流二极管d7的负极连接，另一端与所述及第四辅助整流二极管d6的正极连接。
17、可选的，当软启动结束后，所述控制器在判断逆变电路的开关管的驱动信号触发下降沿时，采集进入所述原边补偿电容cp的原边侧电流 ip和所述采样电阻rsmp两端的辅助绕组电压 vsmp；
18、如果 ip/ vsmp>0，所述控制器控制降低所述逆变器的开关频率；如果 ip/ vsmp<0，所述控制器控制升高所述逆变器的开关频率。
19、可选的，所述副边侧电路还包括：接收端补偿结构；所述接收端补偿结构包括与所述接收线圈一端串联的副边补偿电容cs。
20、可选的，所述整流电路包括：第一整流二极管d1、第二整流二极管d2、第三整流二极管d3、第四整流二极管d4和输出稳压电容co；
21、所述接收线圈的一端与所述第一整流二极管d1的正极以及第二整流二极管d2的负极连接，所述接收线圈的另一端与所述第三整流二极管d3的正极以及第四整流二极管d4的负极连接；
22、所述输出稳压电容co一端与所述第三整流二极管d3的负极连接，另一端与所述及第四整流二极管d4的正极连接。
23、可选的，所述发射线圈包括原边发射电感lp；所述接收线圈包括副边接收电感ls。
24、可选的，所述发射端补偿结构还包括串联接入的原边等效线路阻抗rp；所述接收端补偿结构还包括串联接入的副边等效线路阻抗rs。
25、可选的，所述无线充电平台包括：两层铜排以及位于两层铜排中间的原边侧电路；
26、两层铜排均为中空四边为铜片的网格状，两层铜排分别作为所述原边侧电路的输入正极和输入负极；各个原边侧电路设置于各个网格中。
27、本发明提供的一种无人机自主无线充电装置，采用全桥逆变电路提高功率密度、效率；在发射端补偿结构和接收端补偿结构均采用串联补偿电路，减少漏感；考虑到无人机内部体积紧张、算法复杂度、可靠性等问题，整流电路采用桥式不控整流电路；提供一种频率跟踪算法，在开关管驱动信号下降沿时刻采样原边补偿电容的原边侧电流和采样电阻两端的辅助绕组电压，控制过程简单；采用磁谐振式原理，可以满足远距离大功率的需求；能实现远距离大容量电能传输及对负载进行快速调节控制；与磁感应式的无线充电系统相比，磁谐振式的无线充电系统可以在远距离和变距离的情况下保持较为良好的传输效果；能实现多台无人机自主无线充电，且抗偏移效果好，在一定范围内均能实现高效充电；结构简单，能同时给多台无人机无线充电，还能跟踪无人机偏移以保证无线传输效率，能兼容不同型号无人机，对保障无人机集群作战能力有着重要的现实意义。
1.一种无人机自主无线充电装置，其特征在于，所述无线充电装置包括：直流电源和至少一个的磁耦合谐振式能量传输系统；所述磁耦合谐振式能量传输系统分别与所述电源连接；所述磁耦合谐振式能量传输系统包括：安装于无线充电平台上的原边侧电路和安装于无人机上的副边侧电路；
2.根据权利要求1所述的无线充电装置，其特征在于，所述逆变电路为由输入稳压电容cin、第一功率开关s1、第二功率开关s2、第三功率开关s3和第四功率开关s4组成的全桥逆变电路；
3.根据权利要求1所述的无线充电装置，其特征在于，所述发射端补偿结构包括：原边补偿电容cp；
4.根据权利要求3所述的无线充电装置，其特征在于，所述无线充电装置还包括：辅助采样电路；
5.根据权利要求4所述的无线充电装置，其特征在于，当软启动结束后，所述控制器在判断逆变电路的开关管的驱动信号触发下降沿时，采集进入所述原边补偿电容cp的原边侧电流ip和所述采样电阻rsmp两端的辅助绕组电压vsmp；
6.根据权利要求1所述的无线充电装置，其特征在于，所述副边侧电路还包括：接收端补偿结构；所述接收端补偿结构包括与所述接收线圈一端串联的副边补偿电容cs。
7.根据权利要求1所述的无线充电装置，其特征在于，所述整流电路包括：第一整流二极管d1、第二整流二极管d2、第三整流二极管d3、第四整流二极管d4和输出稳压电容co；
8.根据权利要求1所述的无线充电装置，其特征在于，所述发射线圈包括原边发射电感lp；所述接收线圈包括副边接收电感ls。
9.根据权利要求1所述的无线充电装置，其特征在于，所述发射端补偿结构还包括串联接入的原边等效线路阻抗rp；所述接收端补偿结构还包括串联接入的副边等效线路阻抗rs。
10.根据权利要求1所述的无线充电装置，其特征在于，所述无线充电平台包括：两层铜排以及位于两层铜排中间的原边侧电路；