无线电能传输技术在水下传输的应用

  变压器实现能量传输。在高频交流电激励下,松耦合变压器一次绕组产生的高频磁场穿过较大的气隙与二次绕组耦合,从而实现能量传递。电磁感应式无线电能传输相比于普通电力变压器,松耦合变压器注入的是高频电能,因此松耦合变压器采用高频设计,且气隙大于普通电力变压器,但较大的气隙会导致变压器耦合因数降低,影响系统传输效率,因此电磁感应式系统的供电距离一般为mm级。

  电磁感应式系统工作原理,系统包含整流滤波、高频逆变、一次侧补偿、松耦合变压器、二次侧补偿、高频整流和功率调节等。电磁感应式系统的工作原理是工频交流电能经过整流和高频逆变后变换为高频交流电能,输入到松耦合变压器的一次绕组,激励产生高频电磁场并与二次绕组感应耦合,二次绕组两端得到的高频交变电经高频整流和功率调节后向负载供电。

  由于海水磁导率与真空磁导率极为接近,故可认为感应式系统的传输线圈在空气和海水两种环境下的耦合能力是一致的,但同时应注意到,空气的电导率极小,可近似认为空气不导电,所以不存在电涡流损耗问题。以海水为传输介质时,海水导电性好,电导率较大,高频交变磁场在海水中产生涡旋电场,进而产生涡旋电流和电涡流损耗,一部分能量被海水吸收。

  因此,为了精确描述海水介质下的电磁感应式系统,可在陆上感应式系统等效电路的基础上,将海水介质等效为阻抗Ze并入电路中,该等效电路真实反映出海水介质改变了系统的阻抗参数,但并未改变系统传输机理。

  主要由高频电源、阻抗匹配网络、发射线圈、接收线圈和负载驱动电路等组成。系统的工作原理:高频电源向发射线圈输出高频交变电流,在磁耦合谐振作用下接收线圈与发射线圈发生耦合谐振,从而实现电能从发射端到接收端的高效无线传输,而接收到的电能经过负载驱动电路进行整流滤波处理后,便可以直接给负载供电。

  其工作频率较高,一般在MHz级,其传输结构与电磁感应式较为接近,二者差别主要体现在系统谐振频率上,有部分学者针对磁耦合谐振式WPT和磁耦合感应式WPT技术之间的关系,从原理结构、传输特性等方面的异同进行了深入研究。

  根据一次、二次电路补偿元件的不同连接方式,补偿电路的基本拓扑结构可划分为SS型、SP型、PS型和PP型(S表示串联补偿、P表示并联补偿)。其中L1和L2分别为一次、二次谐振电感,R1和R2分别为一次、二次电感等效内阻,C1和C2分别为一次、二次谐振电容,RL为等效负载,M12为一次、二次线圈之间的互感,US和RS分别为一次输入电压和内阻,I1和I2分别为一次、二次谐振电流。

  为了隔离高频电源和负载对谐振线圈的影响,方便阻抗匹配,麻省理工学院研究团队在2007年提出了四线圈的结构,在发射端增加一个电源激励线圈,在接收端增加一个负载线圈。

  由于磁耦合谐振式与感应式传输结构相似,且工作频率更高,故海水环境中磁耦合谐振式系统的涡流损耗现象更为明显,同时,多线圈结构下过多的耦合次数会增加能量损耗,降低了长距离传输时的功率和效率。西北工业大学张克涵教授等设计了一种三线圈耦合结构,较好地解决了两线圈模型传输性能差和四线圈模型耦合次数多的问题。

  压电超声换能器的机电等效模型如图7所示,压电超声换能器在工作过程中,包含了电路系统、系统和声学系统三部分。通过机电等效和声电等效原理,可将三者统一用电路模型来等效,以便用电路理论对换能器进行系统研究。该模型既适用于声电转换,也适用于电声转换。

  与电磁感应式、磁耦合谐振式相比,超声波耦合式无线电能传输系统不受电磁干扰与涡流损耗的影响,其系统本身也不会产生电磁辐射,降低了水下设备电磁暴露的风险。由于超声波波长较长,故该方式传输方向性较好。

  同时应注意到,超声波耦合技术虽然实现了远距离的水下无线能量传输,但其声电、电声转换的过程降低了传输效率,且随着传输功率的增大,其效率会逐渐降低,在已有研究中,许康等在10W级的系统上实现95%的传输效率;Lawry等在50W级的系统上实现了50%的传输效率;Ozery等研制100MW级大功率样机,但其传输效率只能达到39%。因此,为保证传输效率,超声波耦合式无线电能传输通常被限制在几十瓦,该功率等级仅适用于微型水下设备的无线充电应用。

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  由于我国未来对于智能化、信息化电网建设的加速,对于电能质量相关数据处理的软件需求将会有所上升,同时随着现代科技的发展,社会生活更加现代化、智能化,使得电力系统污染越 来越严重,功率因数低、谐波含量高、电压波动与闪变、三相不平衡、功率冲击 等电能质量问题严重威胁电力系统和用户设备的正常运行,日益复杂的电能质量 问题给带来更高的电能质量监控和治理的自动化要求,电能质量治理软件的需求也在不断上升中。2018年我国电能质量治理产业软件与服务规模达到25.0亿元,占比不断提升,发展态势良好。

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  目前 ,UL的服务已横跨无线充电的上下游产业链,包含发射器 (TX) 和接收器 (RX) 控制器IC芯片、电池、装置与配件、无线充电板和其搭配的充电器等测试与认证,可满足业界在无线充电设备检测方面的高度需求。尤其 UL 可依照应用环境不同,提供定制化的无线充电专业认证服务,让制造商在UL实验室完成所有的测试认证,大幅缩短产品进入消费市场的时间。

  我来跟你说说我个人的经历,开始做废品是踩三轮车,那时候是2000年以前,那个时候是到处收货,有时候挨家挨户的问,有时候是去厂里面拉厂货,那个时候当你们一个月打工才挣800-1000多的时候,我一天随便都有几百块(一般都有货,所以才能挣到,没有货当然一分钱都没有。)后面家里有人做打包我就跟着去做了开始的时候不是特别懂,借了钱开打包厂结果零几年的时候亏了二十多万,后面有经验了,一年还完,到08年的时候入手一台20多万的小车,基本的辉煌就是在08年之前,之后就稳定了总结的说一下,为啥不改行,第一因为没有找到比这个行业好的行业做,第二是因为改行不好改,现在什么生意做的人都多,所以风险也不小,第三就是这个行业虽然环境差,但是利润和收入很不错,基本卖出去就可以收到现金,做的好不比开公司开厂的老板差。当然这些都是我记忆深刻的经历,还有很多找这样卡,那样卡的,这样证,那样证的太多了,完整找回的不到3成,大多不是碎掉了就是卖给打包站了,所以各位友友们卖废品前一定要仔细检查,别到时候后悔莫及。

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点击数: 录入时间:2019-06-24 17:25【打印此页】【返回

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