[發(fā)明專利]無線電力傳輸單元、發(fā)電機和具有無線電力單元的發(fā)電系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201080035901.4
• 申請日: 2010-08-10
• 公開（公告）號: CN102474136A
• 公開（公告）日: 2012-05-23
• 發(fā)明（設計）人: 菅野浩
• 申請（專利權）人: 松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社
• 主分類號: H02J17/00
• 分類號: H02J17/00
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 王波波

技術領域

本發(fā)明涉及一種取代電磁感應或電磁波的傳播而利用磁共振耦合來以無線方式傳輸電力的磁共振耦合無線電力傳輸單元。本發(fā)明還涉及一種通過磁共振耦合無線電力傳輸使由例如太陽能電池等發(fā)電部生成的電能的電壓上升的發(fā)電機和發(fā)電系統(tǒng)。

背景技術

在一般的太陽能發(fā)電系統(tǒng)中，采用將多個太陽能電池(以下簡稱為“電池”)排列于金屬框內(nèi)，將單元間相互連接起來的“太陽能電池模塊”。在太陽能電池模塊(以下簡稱為“模塊”)的前面設置玻璃板，各電池在與大氣隔離而密封的狀態(tài)下工作。通過鋪設這樣的太陽能電池模塊，從而能構筑太陽能發(fā)電系統(tǒng)。

然而，這種太陽能發(fā)電系統(tǒng)的使用并未普及，因為這些電池和模塊的制造成本過高，這是對于其引入的一個主要障礙。除此之外，也不能忽視鋪設電池和模塊來構成系統(tǒng)的成本較高這樣的問題。由于鋪設作業(yè)越是在高的地方，越危險且成本越高，這是太陽能發(fā)電系統(tǒng)的進一步普及的一個嚴重問題。另外，當在不是新建的建筑物中引入太陽能發(fā)電系統(tǒng)的情況下，難以安裝用于將建筑物外的太陽能發(fā)電部與建筑物內(nèi)部的電子設備相連接的布線，這也是傳統(tǒng)的太陽能發(fā)電系統(tǒng)的一個大問題。

如后面所述，所以在傳統(tǒng)的太陽能發(fā)電系統(tǒng)中，由于各個電池的輸出電壓較低，為了得到操作電子設備所需的足夠高的電壓，需要連接多個太陽能電池。多個連接點處的可靠性的降低也成為導致使系統(tǒng)整體的長期可靠性降低的決定性因素。另外，如果這些模塊和線纜隨著長期使用而發(fā)生劣化，它們的替換物也應當被安裝在那樣的高度上。因此，維護成本也是不可忽視的。

作為能夠克服該問題的一種傳統(tǒng)的太陽能發(fā)電機，提出了一種從建筑物外部經(jīng)由建筑物的墻壁以無線方式提供能量的電力系統(tǒng)(例如，參照專利文獻1)。該電力供給系統(tǒng)通過電磁感應方式發(fā)送穿過墻壁的RF(射頻)能量。

另一方面，專利文獻2公開了一種穿過兩個諧振器之間的空間從一個諧振器向另一個諧振器(反之亦然)傳送能量的新型無線能量傳送裝置。該無線能量傳送裝置經(jīng)由在圍繞這兩個諧振器的空間內(nèi)產(chǎn)生的諧振頻率的振動能量的短暫尾部(evanescent?tail)而將兩個諧振器彼此耦合，由此以無線方式傳送振動能量。

引用列表

專利文獻

專利文獻1：日本專利申請待審公開No.2006-136045(實施例5和圖16)

專利文獻2：美國專利申請公開No.2008/0278264(圖12和14)。

發(fā)明內(nèi)容

(技術問題)

然而，專利文獻1公開的電力系統(tǒng)不能解決太陽能發(fā)電器件自身的問題，即從各個電池輸出的電壓低。在太陽能發(fā)電領域中，由于其高能量轉(zhuǎn)換效率而目前廣泛使用的基于晶體硅的太陽能電池的輸出電壓Vc在0.5V左右。例如，如果需要將來自太陽能發(fā)電部的直流輸出變換為交流電，一般的功率調(diào)節(jié)器的操作效率響應于300Vdc左右的輸入電壓而最大化。這是以高效率進行該變換的原因，應當通過將數(shù)百個電池串聯(lián)連接從而將太陽能發(fā)電部的輸出電壓提高到300V左右。另外，如果連接至作為普通的家庭配電系統(tǒng)的三線單相電網(wǎng)系統(tǒng)(工作電壓為100V或200V)，可以通過功率調(diào)節(jié)器使太陽能發(fā)電部的輸出電壓升壓到200倍或更多?？紤]到這樣大地升高電壓所導致的電力效率的降低，優(yōu)選地仍是串聯(lián)連接很大數(shù)量的電池以盡可能升高太陽能發(fā)電部的輸出電壓。

應當注意，即使不在該太陽能發(fā)電系統(tǒng)中將直流電壓變換為交流電，也會出現(xiàn)類似的問題。例如，在當今吸引了大量關注的直流供電系統(tǒng)中，其工作電壓會是48Vdc或在300至400Vdc的范圍內(nèi)。這就是為何當需要向直流供電系統(tǒng)提供太陽能時需要將數(shù)十個至數(shù)百個太陽能電池串聯(lián)連接在一起的原因。

然而，串聯(lián)連接的電池或模塊的個數(shù)越大，由于所謂的“局部遮擋”(即，安裝區(qū)的一部分進入遮擋處)或者由于待安裝的那些電池或模塊中的一部分的特性發(fā)生劣化，越容易導致系統(tǒng)整體性能的降低。為了克服這樣的問題，通常采用應對措施，例如在每一個模塊內(nèi)引入旁路二極管。這種措施不是優(yōu)選的，因為在該情況下會產(chǎn)生過多熱量或成本急劇增加。同時，即使當需要采用具有升壓功能的一般的DC/DC轉(zhuǎn)換器進行升壓時，也難以實現(xiàn)能大幅降低串聯(lián)連接的電池的數(shù)目的足夠高的升壓比。

提供本發(fā)明的優(yōu)選實施例，以克服傳統(tǒng)系統(tǒng)中的上述問題。因此，本發(fā)明的一個目的在于提供一種能夠有效地增大發(fā)電部的低輸出電壓的無線電力傳輸單元。

(解決問題的技術方案)