一種風光互補發(fā)電及無線供電的試驗裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]基于能源、環(huán)境和經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的要求，對傳統(tǒng)電網(wǎng)進行設計換代，開發(fā)智能型、充分利用可再生能源發(fā)電是21世紀電網(wǎng)改造的方向。微型電網(wǎng)(微網(wǎng))由于采用了大量的綠色清潔的分布式能源且能為用戶提供可靠的、高質(zhì)量的電能而成為今后電網(wǎng)發(fā)展的重要組成部分。
[0002]無線電能傳輸技術是目前電氣工程領域最活躍的熱點研究方向之一，它集基礎研究與應用研究為一體，是當前國內(nèi)外學術界和工業(yè)界探索的一個多學科、強交叉的新的研究領域和前沿課題，涵蓋電磁場、電力電子技術、電力系統(tǒng)、控制技術、物理學、材料學、信息技術等諸多技術領域。采用無線供電方式能夠有效克服電線連接方式存在的各類缺陷，實現(xiàn)電子電器的自由供電，具有重要的應用預期和廣闊的發(fā)展前景。
[0003]本發(fā)明一種風光互補發(fā)電及無線供電的試驗裝置，是電工學科研究的前沿課題，為研究風光互補發(fā)電與無線供電技術的綜合特性研究搭建平臺，使理論推導和試驗研究得到結(jié)合，其研究成果可避免了現(xiàn)有用電設備充電方式的弊端。
【背景技術】
[0004]風光互補發(fā)電技術已經(jīng)成熟，現(xiàn)已廣泛應用于現(xiàn)實生活中，是一種綠色的清潔能源。
[0005]無線電能傳輸技術大致可分為三種:第一種為感應耦合式電能傳輸，它利用松耦合變壓器原理進行傳能，發(fā)射端與接收端一般存在降低回路磁阻的鐵芯裝置，適合小功率，短距離的應用場合。第二種為電磁耦合諧振式電能傳輸，通過高品質(zhì)因數(shù)的諧振器上電感與分布式電容發(fā)生諧振傳輸能量適合中等距離的能量傳輸。第三種為電磁輻射式電能傳輸，在該技術中電能被轉(zhuǎn)換為微波形式，傳輸距離超過數(shù)千米，可實現(xiàn)電能的遠程傳送。其中電磁親合諧振技術利用非福射電磁場近場區(qū)域完成電能傳輸，一方面較之電磁感應式傳能，在傳輸距離上有了很大的擴展；另一方面相比電磁輻射式傳能，近場區(qū)域能量具有非輻射的特點，該技術有較好的安全性，因此目前得到很大的關注和研究。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明所要解決的技術問題是，為研究風光互補發(fā)電與無線供電技術的綜合特性研究搭建平臺，其成果可實現(xiàn)一種無污染、清潔的能量供給方式，避免了能量的短缺。此外，負載充電中引入了無線電能傳輸技術，避免了傳統(tǒng)用電設備供電方式中存在的弊端，為用電設備充電提供了一種快捷、方便的充電方式。
[0007]本發(fā)明所采用的技術方案是:一種風光互補發(fā)電及無線供電的試驗裝置，風力發(fā)電模塊(I)和太陽能發(fā)電模塊(2)，實現(xiàn)了風光互補發(fā)電，將能量存儲在存儲裝置(3)中，為供電系統(tǒng)提供輸入功率；斬波功率振蕩電路(4)，用于將存儲裝置(3)中的直流電轉(zhuǎn)換為適應負載功率要求的高頻交變電流；信號控制模塊(5)，控制斬波電路的輸出電壓值以實現(xiàn)輸入功率和輸出功率的平衡；電磁場發(fā)射線路￠)，用于發(fā)射斬波功率振蕩電路產(chǎn)生的交變電磁場；電磁場接收線圈(7)，接收電磁場發(fā)射線路發(fā)射出的交變磁場；整流濾波斬波模塊(8)，將電磁場接收線圈接收到的交流電轉(zhuǎn)換為電壓值恒定的直流電；負載(9)，獲取直流電能。
[0008]所述的斬波功率振蕩電路(4)由斬波電路與半橋功率推挽電路組成，其中斬波電路受信號控制電路(5)中單片機控制，以控制其輸出電壓值，半橋功率推挽電路的開關頻率固定，與發(fā)射線路的諧振頻率一致。
[0009]所述的信號控制電路(5)由功率檢測電路和單片機控制電路組成。功率檢測電路檢測到的功率信號經(jīng)過A/D變換送至單片機控制電路，單片機將與預存的功率閾值做比較，根據(jù)比較結(jié)果調(diào)節(jié)(4)中斬波電路的輸出電壓指標。
[0010]所述的電磁場發(fā)射線路(6)由多股利茲線繞制而成組成，其諧振頻率與振蕩電路輸出的頻率保持一致，以保證較低的發(fā)射系數(shù)，用于發(fā)射斬波功率振蕩電路產(chǎn)生的交變電磁場。
[0011]所述的電磁場接收線圈(7)由多股利茲線繞制繞制成，位于電動汽車的底盤上，接收線圈在制作時就考慮了振蕩電路(4)的頻率，制作出的接收線圈與電磁場發(fā)射線路
(6)和斬波功率振蕩電路(4)輸出的頻率保持一致，以保證接收線圈在運行中保持諧振狀態(tài)，以通過諧振耦合的方式實現(xiàn)能量的高效傳遞。
[0012]所述的整流濾波斬波模塊(8)由橋式整流電路、濾波電路、斬波電路組成，其中橋式整流電路將線圈獲得的交流電整流成直流電，濾波電路消除電路中的高次諧波，隨后斬波電路將濾波后的直流電轉(zhuǎn)變成恒定輸出電壓的直流電。
[0013]本發(fā)明一種風光互補發(fā)電及無線供電的試驗裝置，將風光互補發(fā)電和無線電能傳輸技術有效結(jié)合，使整個過程從電能的產(chǎn)生、轉(zhuǎn)換和應用不會造成空氣的污染。此裝置的研究成果不僅可以有效緩解能源帶來的壓力，也可極大的用電設備充電所帶來的難題，因此對社會的發(fā)展具有重大實際意義和應用前景。
【附圖說明】
[0014]圖1是系統(tǒng)整體功能框圖；
[0015]圖2是電磁發(fā)射線圈和電磁接收線圈的結(jié)構(gòu)圖；
【具體實施方式】
[0016]下面結(jié)合實施例和附圖對本發(fā)明一種風光互補發(fā)電及無線供電的試驗裝置做出詳細地說明。
[0017]如圖1所示，風力發(fā)電模塊⑴和太陽能發(fā)電模塊(2)，實現(xiàn)了風光互補發(fā)電，將能量存儲在存儲裝置(3)中，為供電系統(tǒng)提供輸入功率；斬波功率振蕩電路(4)，用于將存儲裝置(3)中的直流電轉(zhuǎn)換為適應負載功率要求的高頻交變電流；信號控制模塊(5)，控制斬波電路的輸出電壓值以實現(xiàn)輸入功率和輸出功率的平衡；電磁場發(fā)射線路出)，用于發(fā)射斬波功率振蕩電路產(chǎn)生的交變電磁場；電磁場接收線圈(7)，接收電磁場發(fā)射線路發(fā)射出的交變磁場；整流濾波斬波模塊(8)，將電磁場接收線圈接收到的交流電轉(zhuǎn)換為電壓值恒定的直流電；負載(9)，獲取直流電能；其中風力發(fā)電模塊(I)和能量存儲裝置(3)相連；太陽能發(fā)電模塊(2)和能量存儲裝置(3)相連；能量存儲裝置(3)相連和斬波功率振蕩電路(4)相連；斬波功率振蕩電路⑷和信號控制模塊(5)相連；斬波功率振蕩電路⑷和電磁場發(fā)射線路(6)相連；電磁場接收線圈(7)和整流濾波斬波模塊(8)相連；整流濾波斬波模塊⑶和負載(9)相連。
[0018]如圖2所示，電磁場發(fā)射線路(6)和電磁場發(fā)射線路(7)，均采用多股利茲線，繞成盤式結(jié)構(gòu)，并且設計的電磁場發(fā)射線路(6)和電磁場發(fā)射線路(7)的固有諧振頻率要和斬波功率振蕩電路(4)輸出的震蕩頻率相等，從而實現(xiàn)電磁耦合諧振，無線傳輸能量。
【主權項】
1.一種風光互補發(fā)電及無線供電的試驗裝置，其特征在于設置有:風力發(fā)電模塊(I)和太陽能發(fā)電模塊(2)，實現(xiàn)了風光互補發(fā)電，將能量存儲在存儲裝置(3)中，為供電系統(tǒng)提供輸入功率；斬波功率振蕩電路(4)，用于將存儲裝置(3)中的直流電轉(zhuǎn)換為適應負載功率要求的高頻交變電流；信號控制模塊(5)，控制斬波電路的輸出電壓值以實現(xiàn)輸入功率和輸出功率的平衡；電磁場發(fā)射線路￠)，用于發(fā)射斬波功率振蕩電路產(chǎn)生的交變電磁場；電磁場接收線圈(7)，接收電磁場發(fā)射線路發(fā)射出的交變磁場；整流濾波斬波模塊(8)，將電磁場接收線圈接收到的交流電轉(zhuǎn)換為電壓值恒定的直流電；負載(9)，獲取直流電能；其中風力發(fā)電模塊(I)和能量存儲裝置(3)相連；太陽能發(fā)電模塊(2)和能量存儲裝置(3)相連；能量存儲裝置⑶相連和斬波功率振蕩電路⑷相連；斬波功率振蕩電路⑷和信號控制模塊(5)相連；斬波功率振蕩電路⑷和電磁場發(fā)射線路(6)相連；電磁場接收線圈(7)和整流濾波斬波模塊(8)相連；整流濾波斬波模塊(8)和負載(9)相連。2.根據(jù)權利要求1所述的一種風光互補發(fā)電及無線供電的試驗裝置，其特征還在于，所述的風力發(fā)電模塊(I)和太陽能發(fā)電模塊(2)，是一種無污染、綠色能源發(fā)電方式，將它引入到用電設備無線充電技術中，為用電設備提供能量供給源，可以緩解能源短缺的現(xiàn)狀，也可極大的減少大氣中PM2.5的含量，為人類生活創(chuàng)造舒適生活環(huán)境。3.根據(jù)權利要求1所述的一種風光互補發(fā)電及無線供電的試驗裝置，其特征還在于，所述的電磁場發(fā)射線路(6)和電磁場發(fā)射線路(7)，采用多股利茲線，繞成盤式結(jié)構(gòu)，并且設計的電磁場發(fā)射線路(6)和電磁場發(fā)射線路(7)的固有諧振頻率要和斬波功率振蕩電路(4)輸出的震蕩頻率相等，從而實現(xiàn)電磁耦合諧振，無線傳輸能量。
【專利摘要】本發(fā)明是一種風光互補發(fā)電及無線供電的試驗裝置，主要包括風力發(fā)電模塊(1)、太陽能發(fā)電模塊(2)、能量存儲模塊(3)、斬波功率振蕩電路(4)；信號控制模塊(5)；電磁場發(fā)射線路(6)；電磁場接收線圈(7)；整流濾波斬波模塊(8)；負載(9)；該設計電工學科的前沿課題，其創(chuàng)新點在于，可以為研究風光互補發(fā)電與無線供電技術的綜合特性研究搭建平臺，使理論推導和試驗研究得到結(jié)合。本發(fā)明將風光互補發(fā)電和無線電能傳輸技術有效結(jié)合，整個過程從電能的產(chǎn)生、轉(zhuǎn)換和應用不會造成空氣的污染。不僅可以有效緩解能源帶來的壓力，也可極大的解決用電設備充電所帶來的難題，因此對社會的發(fā)展具有重大實際意義和應用前景。
【IPC分類】H02S10/20, H02J5/00, H02S10/12
【公開號】CN105186971
【申請?zhí)枴緾N201510569729
【發(fā)明人】薛明
【申請人】天津工業(yè)大學
【公開日】2015年12月23日
【申請日】2015年9月8日