[實用新型]一種基于自激振蕩電源的SS型單線電力傳輸系統

有效

• 申請號: 201820181029.8
• 申請日: 2018-02-02
• 公開（公告）號: CN207835174U
• 公開（公告）日: 2018-09-07
• 發明（設計）人: 張波;疏許健;劉功俊;丘東元;陳艷峰
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: H02J50/12
• 分類號: H02J50/12
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 馮炳輝

本實用新型公開了一種基于自激振蕩電源的SS型單線電力傳輸系統，包括自激振蕩電源、原邊諧振器、副邊諧振器、單根對外絕緣導線和負載R_L；原邊諧振器包括串聯連接的原邊發射線圈和原邊寄生電容C₁，原邊發射線圈包括串聯連接的原邊電感L₁和原邊線圈內阻R₁；副邊諧振器包括串聯連接的副邊接收線圈和副邊寄生電容C₂，副邊接收線圈包括串聯連接的副邊電感L₂和副邊線圈內阻R₂；單根對外絕緣導線連接原邊諧振器和副邊諧振器；自激振蕩電源與原邊諧振器相連，負載R_L與副邊諧振器相連。本實用新型利用自激振蕩電源對系統進行供電，使系統工作在本征頻率下，當傳輸距離和負載發生變化時，系統的頻率會自動進行調節，實現恒定高水平的傳輸效率。

技術領域

本實用新型涉及無線電能傳輸的技術領域，尤其是指一種基于自激振蕩電源的SS型單線電力傳輸系統。

背景技術

迄今為止，電能的主要傳輸方式是通過金屬導線傳輸電能，通常需要兩根及以上的導線為傳導電流提供傳輸通道。傳統的有線輸電方式不僅需要大量的金屬導線和復雜的架線工程，還不得不確保金屬導線之間的絕緣要始終保持良好的狀態，一旦發生短路等故障，就會因繼電保護裝置動作而造成停電事故，若保護裝置失靈，則可能引起火災、爆炸或觸電等危險。而且這種有線輸電方式還存在金屬導體裸露、接觸式電火花、老化、接觸機構磨損等安全問題，在潮濕、水下、礦井、含易燃易爆氣體的工作環境下，難以實現安全可靠的供電，且由于導線的束縛使得用電裝置的靈活性大大降低。為了解決有線電能傳輸方式的局限性，單導線電力傳輸和無線電能傳輸的方式應運而生，不斷被人們所重視，這兩種方式具有取電方便、節約金屬資源和避免繁雜的架線工程等優點，同時解決了傳統有線輸電方式的缺陷。

無線電能傳輸技術主要包括感應式、諧振式和微波式。感應式無線電能傳輸系統雖然輸出功率大、傳輸效率高，但是傳輸距離較近，在幾厘米的等級。諧振式雖然傳輸效率高、傳輸距離較遠，在幾米的等級，但是輸出功率較低。微波式雖然傳輸距離遠，在幾十米甚至千米的等級，但是輸出功率小、傳輸效率很低。因此，單導線空間電場耦合電力傳輸系統進入人們的視野，這種傳輸方式的輸出功率較大、傳輸效率較高，且傳輸距離較遠，可達幾十米甚至百米范圍。單導線空間電場耦合電力傳輸系統的單根對外絕緣導線不局限于傳統的金屬導線，也可以是連續的金屬結構，如管道、軌道、鋼筋等，甚至是大地或海水等導電物質，這樣便可以不用另外架設單根絕緣導線。

目前，傳統的單導線空間電場耦合電力傳輸系統的傳輸效率受傳輸距離的影響較大，通常傳輸效率隨著距離的增大而大大降低，不利于系統的實際應用。

而外加自激振蕩電源的單導線空間電場耦合電力傳輸系統的工作頻率由系統參數值所決定的，是系統的固有特征，因此這一頻率稱為特征頻率，亦稱本征頻率。外加電源的自激振蕩系統中，電源的工作頻率不是固定的，而是隨著系統參數的變化而保持工作在本征頻率。并且在臨界傳輸距離以內，系統的傳輸效率在本征頻率下可以保持恒定。這些特征使得外加自激振蕩電源的單導線空間電場耦合電力傳輸系統可以穩定的進行電能傳輸。

實用新型內容

本實用新型的目的在于克服現有技術的不足，提出了一種基于自激振蕩電源的SS型單線電力傳輸系統，利用自激振蕩電源對系統進行供電，使系統工作在本征頻率下，當傳輸距離和負載發生變化時，系統的頻率會自動進行調節，在一定的較遠傳輸距離內實現恒定高水平的傳輸效率，實現了穩定的電能傳輸。