[發(fā)明專(zhuān)利]區(qū)域無(wú)線(xiàn)供電系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811402415.6
• 申請(qǐng)日: 2018-11-22
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109245334B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-11-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 程崇虎;黃曉東
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 南京郵電大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): H02J50/20
• 分類(lèi)號(hào): H02J50/20;H02J50/50;H02J50/70
• 代理公司: 南京蘇高專(zhuān)利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

本發(fā)明公開(kāi)了一種工作于行波模式的區(qū)域無(wú)線(xiàn)供電系統(tǒng)，包括傳輸線(xiàn)、輸入端、匹配負(fù)載端、信號(hào)增強(qiáng)線(xiàn)圈、感應(yīng)線(xiàn)圈以及用戶(hù)受電裝置；所述傳輸線(xiàn)的一端與輸入端相連接，另一端與匹配負(fù)載端連接，整體構(gòu)成一個(gè)環(huán)形封閉區(qū)域；所述感應(yīng)線(xiàn)圈與用戶(hù)受電裝置連接后，置于上述閉區(qū)域所包圍的平面及其周邊區(qū)域內(nèi)；當(dāng)傳輸線(xiàn)滿(mǎn)足行波傳輸條件時(shí)，用戶(hù)受電裝置通過(guò)感應(yīng)線(xiàn)圈以及信號(hào)增強(qiáng)線(xiàn)圈對(duì)穿過(guò)傳輸線(xiàn)包圍區(qū)域的電磁行波能量進(jìn)行收集并轉(zhuǎn)成所需的形式，即可完成無(wú)線(xiàn)供電。本發(fā)明所述系統(tǒng)原理簡(jiǎn)單，實(shí)施方便，能量整體利用效率高，成本較低，具有廣泛的應(yīng)用前景。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種無(wú)線(xiàn)供電系統(tǒng)，尤其是一種工作于行波模式的區(qū)域無(wú)線(xiàn)供電系統(tǒng)。

背景技術(shù)

作為現(xiàn)代社會(huì)的一種基礎(chǔ)構(gòu)成，供電系統(tǒng)承擔(dān)了電力的傳輸，具有非常重要的作用。絕大多數(shù)供電系統(tǒng)的傳導(dǎo)媒質(zhì)為金屬良導(dǎo)體，物理結(jié)構(gòu)為線(xiàn)纜，工作形式為直流或極低頻交流電。這是因?yàn)榻饘賹?dǎo)線(xiàn)系統(tǒng)能夠提供大容量、長(zhǎng)距離和低損耗的電能輸送。

無(wú)線(xiàn)供電系統(tǒng)，顧名思義，即采用無(wú)電纜或非接觸的方式對(duì)用電終端進(jìn)行供能；其概念最早由尼古拉特斯拉提出，歷史可以上溯至一百年前，受限于技術(shù)原因，之后并未得到更進(jìn)一步的深入研究和廣泛推廣。近年來(lái)，伴隨著電子設(shè)備的移動(dòng)化和小型化的發(fā)展，無(wú)線(xiàn)供電技術(shù)具有了極大的社會(huì)需求，重新有了發(fā)展動(dòng)力，各種新的無(wú)線(xiàn)能量傳輸技術(shù)也得到了發(fā)展。但是，無(wú)線(xiàn)供電距離和無(wú)線(xiàn)供電效率始終是業(yè)界公認(rèn)的技術(shù)難題。若采用近場(chǎng)耦合技術(shù)，則難以實(shí)現(xiàn)中遠(yuǎn)距離供電，且對(duì)供電位置較為敏感。而采用定向輻射技術(shù)增強(qiáng)供電距離，大量的能量則被輻射至空間中，造成了能量的浪費(fèi)和嚴(yán)重的電磁污染。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：本發(fā)明的目的是提供一種工作于行波模式的區(qū)域無(wú)線(xiàn)供電系統(tǒng)，能夠在指定區(qū)域內(nèi)提供穩(wěn)定的無(wú)線(xiàn)供電，以解決現(xiàn)有的無(wú)線(xiàn)供電架構(gòu)能源利用率低、系統(tǒng)復(fù)雜、設(shè)計(jì)繁瑣以及多終端支持較差等問(wèn)題。

技術(shù)方案：為實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明所述的區(qū)域行波無(wú)線(xiàn)供電系統(tǒng)，包括傳輸線(xiàn)、輸入端、匹配負(fù)載端、感應(yīng)線(xiàn)圈、用戶(hù)受電裝置和信號(hào)增強(qiáng)線(xiàn)圈；所述傳輸線(xiàn)的一端與輸入端相連接，另一端與匹配負(fù)載端連接，傳輸線(xiàn)與輸入端、匹配負(fù)載端共同構(gòu)成閉區(qū)域；所述感應(yīng)線(xiàn)圈與用戶(hù)受電裝置連接后，置于所述閉區(qū)域所包圍的平面區(qū)域內(nèi)或在上述平面區(qū)域法線(xiàn)方向附近空間內(nèi)；滿(mǎn)足行波傳輸條件時(shí)，用戶(hù)受電裝置通過(guò)感應(yīng)線(xiàn)圈及信號(hào)增強(qiáng)線(xiàn)圈對(duì)穿過(guò)傳輸線(xiàn)橫截面的電磁行波能量進(jìn)行收集并轉(zhuǎn)成所需的形式，完成無(wú)線(xiàn)供電。

進(jìn)一步的，所述傳輸線(xiàn)為多導(dǎo)體傳輸系統(tǒng)，導(dǎo)體數(shù)為至少兩個(gè)；所述傳輸線(xiàn)支持橫電磁模傳播模式；在供電區(qū)域內(nèi)，除去饋電和負(fù)載端，傳輸線(xiàn)的特性阻抗基本保持不變。

進(jìn)一步的，當(dāng)工作頻率較低或工作波長(zhǎng)較長(zhǎng)時(shí)，傳輸線(xiàn)是非均勻的，即包圍區(qū)域的外輪廓為曲線(xiàn)型。

進(jìn)一步的，所述傳輸線(xiàn)為多個(gè)傳輸線(xiàn)系統(tǒng)間的并聯(lián)、串聯(lián)、串并聯(lián)、級(jí)聯(lián)或其組合。

進(jìn)一步的，所述輸入端的等效內(nèi)阻與匹配負(fù)載端的等效輸入阻抗均為純阻且大致相等，所述等效內(nèi)阻與等效輸入阻抗在數(shù)值與傳輸線(xiàn)的特性阻抗大致相等，即滿(mǎn)足傳輸線(xiàn)理論的單向行波傳輸?shù)膬啥似ヅ錀l件。

進(jìn)一步的，所述用戶(hù)受電裝置與感應(yīng)線(xiàn)圈連接后置于供電閉區(qū)域所包圍的平面區(qū)域之內(nèi)，或在上述平面區(qū)域法線(xiàn)方向附近。當(dāng)感應(yīng)線(xiàn)圈的軸線(xiàn)指向與其所在位置的電磁場(chǎng)行波的磁場(chǎng)方向不正交時(shí)，用戶(hù)受電裝置就能夠感應(yīng)到輸入電壓，得到輸入功率。感應(yīng)線(xiàn)圈與用戶(hù)受電裝置為可移動(dòng)的或固定的。

進(jìn)一步的，所述輸入端為一高頻信號(hào)輸出裝置，其等效電路包括理想源與等效內(nèi)阻；所述高頻信號(hào)輸出裝置的構(gòu)成選自下述構(gòu)成的集合：高頻信號(hào)源、功率放大器、變頻器、功率合成器、逆變器、電池、有源電路輸出端、輸出匹配電路、AC電源接口及其組合。

進(jìn)一步的，所述匹配負(fù)載端選自由下述構(gòu)成的集合：電阻器、變阻器、等效電阻器、發(fā)熱元件、變頻器、發(fā)光元件、電動(dòng)機(jī)、單端口無(wú)反射網(wǎng)絡(luò)、單端口吸收式網(wǎng)絡(luò)、單端口匹配負(fù)載、外部電路匹配后的輸入端口、匹配后的天線(xiàn)及上述電路的組合。