[发明专利]一种风光互补发电及无线供电的试验装置

说明书

技术领域

基于能源、环境和经济可持续发展的要求，对传统电网进行设计换代，开发智能型、充分利用可再生能源发电是21世纪电网改造的方向。微型电网(微网)由于采用了大量的绿色清洁的分布式能源且能为用户提供可靠的、高质量的电能而成为今后电网发展的重要组成部分。

无线电能传输技术是目前电气工程领域最活跃的热点研究方向之一，它集基础研究与应用研究为一体，是当前国内外学术界和工业界探索的一个多学科、强交叉的新的研究领域和前沿课题，涵盖电磁场、电力电子技术、电力系统、控制技术、物理学、材料学、信息技术等诸多技术领域。采用无线供电方式能够有效克服电线连接方式存在的各类缺陷，实现电子电器的自由供电，具有重要的应用预期和广阔的发展前景。

本发明一种风光互补发电及无线供电的试验装置，是电工学科研究的前沿课题，为研究风光互补发电与无线供电技术的综合特性研究搭建平台，使理论推导和试验研究得到结合，其研究成果可避免了现有用电设备充电方式的弊端。

背景技术

风光互补发电技术已经成熟，现已广泛应用于现实生活中，是一种绿色的清洁能源。

无线电能传输技术大致可分为三种：第一种为感应耦合式电能传输，它利用松耦合变压器原理进行传能，发射端与接收端一般存在降低回路磁阻的铁芯装置，适合小功率，短距离的应用场合。第二种为电磁耦合谐振式电能传输，通过高品质因数的谐振器上电感与分布式电容发生谐振传输能量适合中等距离的能量传输。第三种为电磁辐射式电能传输，在该技术中电能被转换为微波形式，传输距离超过数千米，可实现电能的远程传送。其中电磁耦合谐振技术利用非辐射电磁场近场区域完成电能传输，一方面较之电磁感应式传能，在传输距离上有了很大的扩展；另一方面相比电磁辐射式传能，近场区域能量具有非辐射的特点，该技术有较好的安全性，因此目前得到很大的关注和研究。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，为研究风光互补发电与无线供电技术的综合特性研究搭建平台，其成果可实现一种无污染、清洁的能量供给方式，避免了能量的短缺。此外，负载充电中引入了无线电能传输技术，避免了传统用电设备供电方式中存在的弊端，为用电设备充电提供了一种快捷、方便的充电方式。

本发明所采用的技术方案是：一种风光互补发电及无线供电的试验装置，风力发电模块(1)和太阳能发电模块(2)，实现了风光互补发电，将能量存储在存储装置(3)中，为供电系统提供输入功率；斩波功率振荡电路(4)，用于将存储装置(3)中的直流电转换为适应负载功率要求的高频交变电流；信号控制模块(5)，控制斩波电路的输出电压值以实现输入功率和输出功率的平衡；电磁场发射线路(6)，用于发射斩波功率振荡电路产生的交变电磁场；电磁场接收线圈(7)，接收电磁场发射线路发射出的交变磁场；整流滤波斩波模块(8)，将电磁场接收线圈接收到的交流电转换为电压值恒定的直流电；负载(9)，获取直流电能。

所述的斩波功率振荡电路(4)由斩波电路与半桥功率推挽电路组成，其中斩波电路受信号控制电路(5)中单片机控制，以控制其输出电压值，半桥功率推挽电路的开关频率固定，与发射线路的谐振频率一致。

所述的信号控制电路(5)由功率检测电路和单片机控制电路组成。功率检测电路检测到的功率信号经过A/D变换送至单片机控制电路，单片机将与预存的功率阈值做比较，根据比较结果调节(4)中斩波电路的输出电压指标。

所述的电磁场发射线路(6)由多股利兹线绕制而成组成，其谐振频率与振荡电路输出的频率保持一致，以保证较低的发射系数，用于发射斩波功率振荡电路产生的交变电磁场。

所述的电磁场接收线圈(7)由多股利兹线绕制绕制成，位于电动汽车的底盘上，接收线圈在制作时就考虑了振荡电路(4)的频率，制作出的接收线圈与电磁场发射线路(6)和斩波功率振荡电路(4)输出的频率保持一致，以保证接收线圈在运行中保持谐振状态，以通过谐振耦合的方式实现能量的高效传递。

所述的整流滤波斩波模块(8)由桥式整流电路、滤波电路、斩波电路组成，其中桥式整流电路将线圈获得的交流电整流成直流电，滤波电路消除电路中的高次谐波，随后斩波电路将滤波后的直流电转变成恒定输出电压的直流电。

本发明一种风光互补发电及无线供电的试验装置，将风光互补发电和无线电能传输技术有效结合，使整个过程从电能的产生、转换和应用不会造成空气的污染。此装置的研究成果不仅可以有效缓解能源带来的压力，也可极大的用电设备充电所带来的难题，因此对社会的发展具有重大实际意义和应用前景。

附图说明