[發(fā)明專(zhuān)利]一種變換器式中繼端和激光無(wú)線傳能網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210991996.1
• 申請(qǐng)日: 2022-08-17
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN115425771A
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-12-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 蔡濤;袁奧特;何松
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 華中科技大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): H02J50/30
• 分類(lèi)號(hào): H02J50/30;H02J50/50;H02J50/70;H02J7/35;H02J7/00
• 代理公司: 武漢華之喻知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 42267
• 代理人: 胡秋萍;曹葆青

本發(fā)明公開(kāi)了一種變換器式中繼端和激光無(wú)線傳能網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，屬于激光無(wú)線能量傳輸技術(shù)領(lǐng)域。包括：激光發(fā)射端、若干中繼端及激光接收端，其中，所述激光發(fā)射端，用于發(fā)射準(zhǔn)直且能夠跟瞄的激光光束；所述若干中繼端位于激光發(fā)射端與激光接收端之間，每個(gè)中繼端，用于將入射激光中繼傳輸至其它中繼端/激光接收端，同時(shí)存儲(chǔ)激光的能量或者主動(dòng)向其它中繼端或激光接收端提供能量，所述入射激光來(lái)自激光發(fā)射端/其它中繼端；所述激光接收端，用于接收激光的能量。本發(fā)明通過(guò)中繼端的加入，使得激光發(fā)射端至激光接收端的傳能路徑從單一路徑增加至多條路徑，提高了激光無(wú)線傳能的整體效率和傳能可靠性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于激光無(wú)線能量傳輸技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種變換器式中繼端和激光無(wú)線傳能網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。

背景技術(shù)

激光無(wú)線傳能以高能激光束為載體，將電能轉(zhuǎn)變?yōu)榧す猓ㄟ^(guò)準(zhǔn)直裝置校正后進(jìn)行傳輸，在接收端利用光電轉(zhuǎn)換裝置將激光轉(zhuǎn)化為電能，從而進(jìn)行無(wú)接觸式遠(yuǎn)距離能量傳輸。相比于電磁耦合感應(yīng)式無(wú)線傳能和磁場(chǎng)共振式無(wú)線傳能，激光式無(wú)線傳能具有更遠(yuǎn)的傳輸距離。相比于微波式無(wú)線傳能，激光式無(wú)線傳能不存在電磁干擾且所需設(shè)備的體積和質(zhì)量更小。激光式無(wú)線傳能在航空航天領(lǐng)域等方面具有重要的應(yīng)用前景。傳輸效率低是制約激光無(wú)線傳能發(fā)展的重要因素。

目前，激光無(wú)線傳能系統(tǒng)普遍采用單路徑(例如，專(zhuān)利CN201810716567.7)進(jìn)行能量傳輸。單路徑激光傳能系統(tǒng)在傳能效率及可靠性方面均具有一定缺陷，當(dāng)傳輸距離較遠(yuǎn)時(shí)，由于激光存在發(fā)散角，接受端的光斑面積會(huì)遠(yuǎn)大于激光光伏電池板的面積，激光能量無(wú)法被完全接收，使得系統(tǒng)的傳能效率較低。并且當(dāng)傳輸路徑的氣象條件較差時(shí)，例如雨天或者沙塵天氣，能見(jiàn)度降低，激光在空氣介質(zhì)中的散射與折射加劇，根據(jù)比爾-朗伯特定律，激光在空氣介質(zhì)中的能量衰減加劇，整個(gè)傳能系統(tǒng)的效率將大幅降低。同時(shí)，當(dāng)傳能系統(tǒng)中的設(shè)備發(fā)生故障或傳能路徑被山體房屋等障礙物遮擋后，激光將無(wú)法進(jìn)行傳輸，整個(gè)傳能系統(tǒng)失效。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種變換器式中繼端和激光無(wú)線傳能網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，旨在解決現(xiàn)有激光傳能系統(tǒng)無(wú)法保證傳能效率及可靠性的問(wèn)題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，第一方面，本發(fā)明提供了一種變換器式中繼端，包括：激光光伏電池、變換器、激光器、準(zhǔn)直單元、跟瞄單元、蓄電池和控制單元；

所述激光光伏電池，用于將接收到的激光轉(zhuǎn)換為電能，輸出至變換器；

所述變換器，用于對(duì)激光光伏電池的輸出電壓和/或蓄電池的輸出電壓進(jìn)行變換，將來(lái)自激光光伏電池的電能一部分輸出至激光器，另一部分輸出至蓄電池，將來(lái)自蓄電池的電能輸出至激光器；

所述激光器，用于接收變換器輸出的部分電能，發(fā)出傳能的激光束；

所述準(zhǔn)直單元，用于準(zhǔn)直激光器發(fā)出的激光，變成平行激光束；

所述跟瞄單元，用于使得平行激光束跟瞄其它中繼端/激光接收端；

所述蓄電池，用于存儲(chǔ)變換器輸出的部分電能或者向變換器提供電能；

所述控制單元，用于控制蓄電池的充放電狀態(tài)以及充/放電功率，以避免蓄電池的過(guò)充或者過(guò)放，并保證接收端負(fù)載的功率需求；控制變換器的占空比，使激光光伏電池的輸出電壓和蓄電池的輸出電壓變換成標(biāo)準(zhǔn)電壓。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，第二方面，本發(fā)明提供了一種激光無(wú)線傳能網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，包括：激光發(fā)射端、若干中繼端及激光接收端，其中，

所述激光發(fā)射端，用于發(fā)射準(zhǔn)直且能夠跟瞄的激光光束；

所述若干中繼端位于激光發(fā)射端與激光接收端之間，每個(gè)中繼端，用于將入射激光中繼傳輸至其它中繼端/激光接收端，同時(shí)存儲(chǔ)激光的能量或者主動(dòng)向其它中繼端/激光接收端提供能量，所述入射激光來(lái)自激光發(fā)射端/其它中繼端；

所述激光接收端，用于接收激光能量。