1.一种基于感应线圈角度调节功率的无线供电系统,其特征在于:所述系统包括感应取能装置(1)、防雷击保护装置(5)、无线供电发射装置(2)、中继装置(3)、无线供电接收装置(4)和在线监测单元(6);其中,所述感应取能装置(1)通过防雷击保护装置(5)与无线供电发射装置(2)连接,其中,所述无线供电发射装置(2)中包括发射线圈(7);所述无线供电接收装置(4)与在线监测单元(6)连接,其中,所述无线供电接收装置(4)中包括接收线圈(8);并且,所述发射线圈(7)与所述接收线圈(8)相互垂直,且分别与所述中继装置(3)中的中继线圈(9)呈设定角度;所述防雷击保护装置(5)包括陶瓷气体放电管、压敏电阻R1、电感L1、第一二极管D1、MOS管Q1、电阻R2、R3和R4,电容C1和C2、第二二极管D2;其中,所述陶瓷气体放电管两端分别与压敏电阻R1、电感L1组成的支路连接,并与第一二极管D1的两端连接,所述二极管D1的一端连接至MOS管Q1的漏极,其源极分别与电阻R3、第二二极管D2的负极、第一电容C1、第二电容C2的一端连接,其栅极分别与电阻R3的另一端,第二二极管D2的正极、第二电容C2的另一端连接,且与电阻R4的一端连接;电阻R4的另一端接地,第一电容C1的另一端通过电阻R2接入至MOS管Q1的漏极;所述发射线圈(7)、中继线圈(9)、接收线圈(8)的传输效率为式中,ω为所述系统的工作频率,由所述线圈的电感和谐振电容的谐振生成,M 1 (θ)为所述发射线圈(7)与中继线圈(9)之间的互感,其中θ为中继线圈(9)与接收线圈(8)之间的夹角,且有0°<θ<90°,M 2 (θ)为所述中继线圈(9)与接收线圈(8)之间的互感,R p 、R R 与R S 分别为所述发射线圈(7)、中继线圈(9)、接收线圈(8)的寄生电阻,R L 为所述接收线圈(8)接入的等效负载。
2.根据权利要求1中所述的一种基于感应线圈角度调节功率的无线供电系统,其特征在于:所述无线供电发射装置(2)中包括高频逆变电路(10)和发射线圈(7),所述发射线圈(7)垂直于高压输电线路;所述无线供电发射装置(2)通过绝缘制成固件垂直悬挂于所述高压输电线路上。
3.根据权利要求2中所述的一种基于感应线圈角度调节功率的无线供电系统,其特征在于:所述高频逆变电路(10)为电压型全桥逆变电路,分别包括第一至第四开关管和第一至第四二极管;其中,开关管采用碳化硅MOSFET管制成,二极管采用电力二极管;所述第一、第三开关管与第二、第四开关管之间依次连接有补偿电阻R、补偿电容C、补偿电感L;其中,所述补偿电容C采用电力电容,所述补偿电感L为利兹线电感。
4.根据权利要求3中所述的一种基于感应线圈角度调节功率的无线供电系统,其特征在于:所述无线供电接收装置(4)中包括整流稳压电路(11)和接收线圈(8),所述发射线圈(7)平行于高压输电线路;所述无线供电接收装置(4)水平固定于高压杆塔上。
5.根据权利要求4中所述的一种基于感应线圈角度调节功率的无线供电系统,其特征在于:所述中继线圈(9)位于所述发射线圈(7)与所述接收线圈(8)之间,且其与所述发射线圈(7)、接收线圈(8)的角度可调节。
6.根据权利要求5中所述的一种基于感应线圈角度调节功率的无线供电系统,其特征在于:所述发射线圈(7)、中继线圈(9)、接收线圈(8)的电感分别为L P 、L R 和L S ,谐振电容分别为C P 、C R 和C S ,则有L P ·C P =L R ·C R =L S ·C S 。
7.根据权利要求6中所述的一种基于感应线圈角度调节功率的无线供电系统,其特征在于:所述发射线圈(7)、中继线圈(9)、接收线圈(8)的传输效率随中继线圈(9)与接收线圈(8)之间的夹角的变化而变化。
8.一种基于感应线圈角度调节功率的无线供电方法,其特征在于:所述方法采用如权利要求1-7任意一项中所述的一种基于感应线圈角度调节功率的无线供电系统实现;其中,分别将所述发射线圈(7)和接收线圈(8)垂直、平行于高压输电线路设置,调节所述中继线圈(9)与所述接收线圈(8)之间的夹角,以使得整流稳压电路(11)实时输出符合在线监测单元(6)要求的直流电压。