CN102439820B - 发电装置、发电系统及无线电力传输装置 - Google Patents

发电装置、发电系统及无线电力传输装置 Download PDF

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Abstract

发电装置具备：发电部(101)，其输出直流能量；振荡部(102)，其将直流能量变换成频率(f0)的射频能量；送电天线(107)，其送出射频能量；受电天线(108)，其接受由送电天线(107)送出的射频能量的至少一部分；和送电侧控制部(110)，其通过使振荡部(102)的输入阻抗根据发电部(101)的输出阻抗的变动而变化，来使发电部(101)的输入阻抗与振荡部(102)的输出阻抗匹配。送电天线(107)是串联谐振电路，受电天线(108)是并联谐振电路。送电天线(107)的谐振频率(fT)以及受电天线(108)的谐振频率(fR)均被设定为与射频能量的频率(f0)相等。

Description

发电装置、发电系统及无线电力传输装置
技术领域
本发明涉及经由空间来进行能量供给的发电装置、发电系统、以及无线电力传输装置。
背景技术
从自然资源的枯竭和温室效应对策的观点出发，对不排放二氧化碳的太阳能发电的关注不断升级。近年，在大面积的区域铺设多个太阳能发电元件(太阳能电池：以下有时简称为“单元电池”)来产生大电力的工厂也逐渐成为现实。尽管家庭用的太阳能发电装置到目前为止主要是铺设在建筑物的屋顶等处，但也开始研究在建筑物的壁面处进行配置。
在一般的太阳能发电系统中，在金属框内排列多个单元电池，使用对单元电池间进行相互连接的“太阳能电池模块”。在太阳能电池模块(以下，有时简称为“模块”)的前面设置有玻璃板，各单元电池在与大气隔绝的密封状态下进行动作。通过铺设这样的太阳能电池模块，能构筑太阳能发电系统。
在导入这样的太阳能发电系统时，单元电池以及模块的制造成本高成为了技术障碍。另外，铺设单元电池和电池模块来构成系统的成本高作为导入的技术障碍也不能无视。由于铺设作业越到高处，就越危险且成本越高，因此对于太阳能发电系统的进一步普及成为深刻的课题。另外，在非新造建筑的建筑物中导入太阳能发电系统的情况下，进行布线施工来连接室外铺设的太阳能发电部和建筑物内部的电子设备很困难，这也对普及造成大的课题。
如后所述，由于各单元电池的输出电压低，因此在现有的太阳能发电系统中，为了得到电子设备的动作所需的电压，需要连接多个太阳能单元电池，而多个连接处的可靠性的下降将成为系统整体的长期可靠性下降的要因。另外，在对长期动作中劣化的模块或连接布线进行交换的情况下，也需要在高处进行作业，因此还存在维护成本高的问题。
作为现有的太阳能发电装置的一例，提出了通过无线从室外经由墙壁向室内提供能量的电力系统(例如，参照专利文献1)。在该电力供应系统中，通过电磁感应方式来实现了经由墙壁的RF(射频，RadioFreqency)(高频)能量的传输。
另一方面，利用了固体高分子型等燃料电池的发电系统的普及也逐渐扩大。在这样的发电系统中，各个单元电池的输出电压较低，为了得到高电压，需要对多个单元电池进行串联连接。因此，与太阳能发电设备同样，多个连接处的可靠性的下降将成为使系统整体的长期可靠性下降的要因。
专利文献2公开了在2个谐振器之间经由空间来传输能量的新的无线能量传输装置。在该无线能量传输装置中，通过经由在谐振器的周边的空间产生的谐振频率的振动能量的散发(渐逝尾部，evanescenttail)来耦合两个谐振器，由此来用无线(非接触)传输振动能量。以下，将谐振器利用磁场分布的能量传输方式称为磁谐振方式。
在基于磁谐振方式的无线电力传输中，与现有的电磁感应方式比较，能实现传输距离的飞跃式的扩大。即，在谐振器间的耦合系数k比各谐振器的衰减常数Γ1、Γ2的乘积的1/2幂大的情况下，能实现良好的能量传输。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2006-136045号公报(第五实施方式、图16)
专利文献2：美国专利申请公开第2008/0278264号说明书(图6、图11)
发明的概要
发明要解决的课题
在专利文献1所记载的电力传输系统中，不能解决从各个单元电池输出的电压低这个太阳能发电设备所固有的课题。在太阳能发电领域中，当前，因能量变换效率高而被广泛使用的晶体硅类的1个太阳能电池(单元电池)的输出电压Vc为0.5V程度，极低。例如，在将来自太阳能发电部的直流输出变换成交流的情况下，一般的变换电路(功率调节器)的动作效率相对于300Vdc程度的输入电压而实现最大化。因此，要执行高效率下的变换，需要通过串联连接数百个单元电池来将太阳能发电部的输出电压提高到300V程度。另外，在连接到作为家庭内配电的单相三线(100V或者200V)的系统的情况下，需要由功率调节器将太阳能发电部的输出电压升压到200倍以上。然而，考虑到升压时的电力效率的下降，果然还是寻求串联连接多个单元电池来尽量提高太阳能发电部的输出电压。
此外，即使在太阳能发电系统内不进行从直流到交流的变换的情况下，也会产生同样的问题。在对最近引起关注的直流供电系统等中的使用进行研究后得出的电压是48Vdc，或者300～400Vdc程度。因此，即使在直流供电系统中，也需要串联连接数十到数百个的单元电池。
串联连接的单元电池或模块的个数增大得越多，在铺设区域的一部分处于阴影的情况下(局部阴影)、或在所铺设的单元电池或模块的一部分中特性劣化的情况下，越容易导致系统整体的性能下降。为了避免这样的问题，一般将旁路二极管导入到模块内。然而，将旁路二极管导入到模块内会导致发热或成本增加等问题，因此也不优选。另一方面，在利用具有升压功能的一般的DC(直流)/DC变换器来进行升压的情况下，难以高效率地实现大幅度减少串联连接的单元电池的个数而损失的高的升压比。
另一方面，在进行基于磁谐振方式的无线电力传输的情况下，在将受电天线的输出端子连接到负载的状态下，优选使从谐振器输出的RF能量的输出阻抗Zoc、和送电天线的输入阻抗Zin大致相等。另外，在将谐振器连接到送电天线的状态下，优选使受电天线的输出阻抗Zout、和与受电天线连接的负载的电阻值R大致相等。这些条件抑制了在电路模块间的RF能量的多重反射，是用于提高综合发电效率的有利条件。
然而，在太阳能单元电池中，有时输出阻抗会根据照射的太阳光的强度或单元电池的温度等环境条件而变化。因此，在由太阳能电池驱动固定的负载时，由于照射的太阳光的强度或单元电池的温度变化，在单元电池的输出阻抗和传输路径的阻抗之间会产生不匹配。其结果，存在电力的传输效率会下降的课题。
另外，即使在基于燃料电池的发电系统中，也存在输出阻抗会随发电部的环境条件而变动的课题。例如，发电部的输出阻抗有时会随注入的氢气的压力或单元电池的温度的变动而变动。在这样的环境变动下，难以维持稳定的能量输出。
发明内容
本发明用于解决上述课题。本发明提供一种发电装置以及发电系统，其不仅能将来自发电部的低的输出电压进行飞跃式的升压，还能相对于太阳光照射状态或温度等环境变动维持稳定的能量输出。另外，根据本发明，由于是用无线来传输电力，因此能简化铺设作业或者一部分的单元电池或模块的替换作业。
本发明不仅能应用于太阳能发电系统，还能应用于固体高分子型等燃料电池发电装置。根据本发明，不仅按发电组件中的每个单元电池将低输出电压飞跃式地进行升压，还相对于输入的氢气的压力或环境温度的变动维持稳定的能量输出。另外，还能简化在一部分单元电池发生故障的情况下，进行单元电池的替换的作业。
(用于解决课题的手段)
本发明的发电装置，具备：发电部，其输出直流能量；振荡部，其将所述直流能量变换成频率f0的RF能量；送电天线，其送出所述RF能量；受电天线，其接受由所述送电天线送出的所述RF能量的至少一部分；整流部，其将由所述受电天线接受的所述RF能量变换成直流能量；和送电侧控制部，其通过使所述振荡部的输入阻抗根据所述发电部的输出阻抗的变动而变化，来使所述振荡部的输入阻抗与所述发电部的输出阻抗匹配。所述送电天线是串联谐振电路，所述受电天线是并联谐振电路，所述送电天线的谐振频率fT以及所述受电天线的谐振频率fR均被设定为与所述RF能量的频率f0相等。
在优选实施方式中，发电装置具备：测量部，其测量所述发电部的输出电流以及输出电压，且所述发电装置根据由所述测量部测量出的所述输出电流以及所述输出电压来检测所述发电部的输出阻抗的值。
在优选实施方式中，发电装置具备：振荡部阻抗匹配部，其设置于所述振荡部和所述送电天线之间，使所述送电天线的输入阻抗与所述振荡部的输出阻抗匹配，其中，所述送电侧控制部通过使所述振荡部阻抗匹配部的输入阻抗根据所述发电部的输出阻抗的变动而变化，来使所述振荡部阻抗匹配部的输入阻抗与所述振荡部的输出阻抗匹配。
在优选实施方式中，所述送电侧控制部通过使所述送电天线的输入阻抗根据所述发电部的输出阻抗的变动而变化，来使所述送电天线的输入阻抗与所述振荡部阻抗匹配部的输出阻抗匹配。
在优选实施方式中，所述振荡部具有预先设定了输入阻抗的范围的多个振荡器，其中，所述送电侧控制部基于所述发电部的输出阻抗的值来选择所述多个振荡器中的一个，并在选择出的所述振荡器中通电流，由此使所述振荡部的输入阻抗变化。
在优选实施方式中，所述振荡部阻抗匹配部具有预先设定了输入阻抗的范围的多个匹配电路，其中，所述送电侧控制部基于所述振荡部的输出阻抗的值来选择所述多个匹配电路中的一个，并在选择出的所述匹配电路中通电流，由此使所述振荡部阻抗匹配部的输入阻抗变化。
在优选实施方式中，所述振荡部阻抗匹配部具有多个电容元件和多个电感器，其中，所述送电侧控制部基于所述振荡部的输出阻抗的值来选择包含所述多个电容元件中的任一个以及所述多个电感器中的任一个的组合，并在包含于选择出的组合中的所述电容元件以及所述电感器中通电流，由此使所述振荡部阻抗匹配部的输入阻抗变化。
在优选实施方式中，所述送电天线具有：串联连接的多个电感器、以及与所述多个电感器串联连接的多个电容元件，其中，所述送电侧控制部基于所述发电部的输出阻抗的值来选择所述多个电感器中的至少一个以及所述多个电容元件中的至少一个，并在选择出的至少一个电感器以及选择出的至少一个电容元件中通电流，由此使所述送电天线的输入阻抗变化。
在优选实施方式中，所述送电天线具备：具有互不相同的电感的并联配置的多个第一电感器、以及配置在所述多个第一电感器附近的第二电感器，其中，所述送电侧控制部基于所述发电部的输出阻抗的值来选择所述多个第一电感器中的一个，并在选择出的所述第一电感器中通电流，由此使所述送电天线的输入阻抗变化。
在优选实施方式中，所述送电天线具有：电感器、与所述电感器串联连接的多个电容元件、以及包含金属体或者磁性体的可动部，其中，所述送电侧控制部基于所述发电部的输出阻抗的值来使所述电感器和所述可动部之间的距离变化，并基于所述发电部的输出阻抗的值来选择所述多个电容元件中的至少一个，且在选择出的至少一个电容元件中通电流，由此使所述送电天线的输入阻抗变化。
在优选实施方式中，所述送电天线具备：具有互不相同的输入阻抗的多个谐振器，其中，所述送电侧控制部基于所述发电部的输出阻抗的值来选择所述多个谐振器中的一个，并在选择出的谐振器中通电流，由此使所述送电天线的输入阻抗变化。
在优选实施方式中，发电装置具备：整流部阻抗匹配部，其设置于所述受电天线和所述整流部之间，使所述整流部的输入阻抗与所述受电天线的输出阻抗匹配；和受电侧控制部，其通过使所述整流部阻抗匹配部的输入阻抗根据所述发电部的输出阻抗的变动而变化，来使所述整流部阻抗匹配部的输入阻抗与所述受电天线的输出阻抗匹配。
在优选实施方式中，所述受电侧控制部通过使所述整流部的输入阻抗根据所述发电部的输出阻抗的变动而变化，来使所述整流部的输入阻抗与所述整流部阻抗匹配部的输出阻抗匹配。
在优选实施方式中，所述受电侧控制部通过使所述受电天线的输出阻抗根据所述发电部的输出阻抗的变动而变化，来使所述受电天线的输出阻抗与所述整流部阻抗匹配部的输入阻抗匹配。
在优选实施方式中，发电装置具备：环境条件传感部，其测量所述发电部的环境变量，其中，所述受电侧控制部通过使所述整流部阻抗匹配部的输入阻抗根据由所述环境条件传感部测量出的所述环境变量的变动而变化，来使所述整流部阻抗匹配部的输入阻抗与所述受电天线的输出阻抗匹配。
在优选实施方式中，所述受电侧控制部通过使所述整流部的输入阻抗根据由所述环境条件传感部测量出的所述环境变量的变动而变化，来使所述整流部的输入阻抗与所述整流部阻抗匹配部的输出阻抗匹配。
在优选实施方式中，所述受电侧控制部通过使所述受电天线的输出阻抗根据由所述环境条件传感部测量出的所述环境变量的变动而变化，来使所述受电天线的输出阻抗与所述整流部阻抗匹配部的输入阻抗匹配。
在优选实施方式中，所述整流部阻抗匹配部具有预先设定了输入阻抗的范围的多个匹配电路，所述受电侧控制部选择所述多个匹配电路中的一个匹配电路，并在选择出的所述匹配电路中通电流，由此使所述整流部阻抗匹配部的输入阻抗变化。
在优选实施方式中，所述整流部阻抗匹配部具有多个电容元件和多个电感器，其中，所述受电侧控制部选择包含所述多个电容元件中的任一个以及所述多个电感器中的任一个的组合，并在包含于选择出的组合中的所述电容元件以及所述电感器中通电流，由此使所述整流部阻抗匹配部的输入阻抗变化。
在优选实施方式中，所述整流部具有预先设定了输入阻抗的范围的多个整流器，其中，所述受电侧控制部选择所述多个整流器中的一个整流器，并在选择出的所述整流部中通电流，由此使所述整流部的输入阻抗变化。
在优选实施方式中，所述受电天线具有：串联连接的多个电感器、以及与所述多个电感器并联连接的多个电容元件，其中，所述受电侧控制部选择所述多个电感器中的至少一个以及所述多个电容元件中的至少一个，并在选择出的至少一个电感器以及选择出的至少一个电容元件中通电流，由此使所述受电天线的输出阻抗变化。
在优选实施方式中，所述受电天线具备：具有互不相同的电感的并联配置的多个第一电感器、以及配置在所述多个第一电感器附近的第二电感器，其中，所述受电侧控制部选择所述多个第一电感器中的一个，并在选择出的所述第一电感器中通电流，由此使所述受电天线的输出阻抗变化。
在优选实施方式中，所述受电天线具有：电感器、与所述电感器并联连接的多个电容元件、以及包含金属体或者磁性体的可动部，其中，所述受电侧控制部使所述电感器和所述可动部之间的距离变化，并选择所述多个电容元件中的至少一个，且在选择出的至少一个电容元件中通电流，由此使所述受电天线的输出阻抗变化。
在优选实施方式中，所述受电天线具备：具有互不相同的输入阻抗的多个谐振器，其中，所述受电侧控制部选择所述多个谐振器中的一个，并在选择出的谐振器中通电流，由此使所述受电天线的输出阻抗变化。
在优选实施方式中，所述环境变量包含表示所述发电部中的太阳光的辐射照度的变量。
在优选实施方式中，所述环境变量包含表示所述发电部中的温度的变量。
在优选实施方式中，将由所述环境条件传感部测量的所述环境变量通过无线向所述受电侧控制部发送。
在优选实施方式中，所述发电部是太阳能发电部。
在优选实施方式中，所述太阳能发电部是利用了晶体硅的太阳能发电部。
在优选实施方式中，所述太阳能发电部以及所述送电天线设置于建筑物的外侧，所述受电天线设置于所述建筑物的内部。
在优选实施方式中，所述太阳能发电部、所述送电天线以及所述受电天线设置于建筑物的外部，并将所述送电天线的至少一部分与所述受电天线的至少一部分按照相对的方式配置。
在优选实施方式中，当将所述振荡部的升压比设为Voc，所述送电天线中的电感设为L1，所述受电天线中的电感设为L2，所述送电天线和所述受电天线之间的耦合系数设为k时，满足(L2/L1)≥4(k/Voc)2。
在优选实施方式中，所述整流部的输出电压处于200～300V的范围内。
本发明的发电系统，具备多个发电装置，其中，将包含于所述多个发电装置中的至少2个发电装置的输出侧端子并联连接，且所述至少2个发电装置分别是本发明上述任一项的发电装置。
本发明的无线电力传输装置，具备：振荡部，其将直流能量变换成频率f0的RF能量；送电天线，其送出所述RF能量；受电天线，其接收由所述送电天线送出的所述RF能量的至少一部分；整流部，其将由所述受电天线接收的所述RF能量变换成直流能量；和送电侧控制部，其通过使所述振荡部的输入阻抗根据所述发电部的输出阻抗的变动而变化，来使所述振荡部的输入阻抗与所述发电部的输出阻抗匹配，其中，所述送电天线是串联谐振电路，所述受电天线是并联谐振电路，所述送电天线的谐振频率fT以及所述受电天线的谐振频率fR均被设定为与所述RF能量的频率f0相等。
(发明的效果)
根据本发明的发电装置，由于能进行经由空间的非接触的无线能量传输，因此能将在例如设置于室外的发电部中产生的能量传输到建筑物内的电子设备。因此，减少了发电装置的铺设成本，能简化在发电部的一部分劣化时的交换作业。
进而，根据本发明，能根据发电设备的动作环境状态来使发电设备的输出阻抗和传输路径的阻抗相匹配。因此，能实现例如太阳光的辐射强度或温度等变动所引起的每个发电设备要素的特性变动而造成的特性劣化少、高效率且稳定的发电装置。另外，通过将本发明的发电装置并联连接多个，能构筑高效率且稳定的发电系统。进而，根据本发明的无线电力传输装置，能高效率且稳定地传输所输入的直流能量。
附图说明
图1是表示本发明的发电装置的构成的图。
图2是表示本发明的发电装置的无线传输部的等效电路的图。
图3是表示本发明的发电装置的使用例的示意图。
图4是表示本发明的其他发电装置的构成的图。
图5是表示本发明的发电装置的第一实施方式的图。
图6是表示本发明的发电装置的第一实施方式中的送电天线以及受电天线的构成的图。
图7是表示本发明的发电装置的第一实施方式中的送电侧控制部所进行的阻抗匹配的概略的图。
图8是表示本发明的发电装置的第一实施方式中的送电侧的阻抗匹配的处理的流程的流程图。
图9是表示本发明的发电装置的第一实施方式中的送电侧控制部以及振荡部的构成的图。
图10是表示本发明的发电装置的第一实施方式中的送电侧控制部以及振荡部阻抗匹配部的构成的图。
图11是表示本发明的发电装置的第一实施方式中的送电侧控制部以及振荡部阻抗匹配部的其他构成的图。
图12是表示本发明的发电装置的第一实施方式中的送电侧控制部以及送电天线的构成的图。
图13(a)是表示本发明的发电装置的第一实施方式中的送电天线的第一构成例的图，(b)是表示本发明的发电装置的第一实施方式中的送电天线的第二构成例的图，(c)是表示本发明的发电装置的第一实施方式中的送电天线的第三构成例的图，(d)是表示本发明的发电装置的第一实施方式中的送电天线的第四构成例的图。
图14是表示本发明的发电装置的第一实施方式中的受电侧控制部所进行的阻抗匹配的概略的图。
图15是表示相对于阳光的单位辐射照度下的发电部的输出电压，输出阻抗变动的曲线图。
图16是表示本发明的发电装置的第一实施方式中的受电侧的阻抗匹配的处理的流程的流程图。
图17是表示本发明的发电装置的第一实施方式中的受电侧控制部以及受电天线的构成的图。
图18(a)是表示本发明的发电装置的第一实施方式中的受电天线的第一构成例的图，(b)是表示本发明的发电装置的第一实施方式中的受电天线的第二构成例的图，(c)是表示本发明的发电装置的第一实施方式中的受电天线的第三构成例的图，(d)是表示本发明的发电装置的第一实施方式中的受电天线的第四构成例的图。
图19是表示本发明的发电装置的第一实施方式中的受电侧控制部以及整流部阻抗匹配部的构成的图。
图20是表示本发明的发电装置的第一实施方式中的受电侧控制部以及整流部阻抗匹配部的其他构成的图。
图21是表示本发明的发电装置的第一实施方式中的受电侧控制部以及整流部的构成的图。
图22是表示本发明的发电系统的实施方式的框图。
具体实施方式
在说明本发明的发电装置、发电系统、以及无线电力传输装置的优选实施方式前，首先，参照图1至图4来简单说明本发明的基本构成。
图1示出了本发明的发电装置的基本构成。该例的发电装置具备：发电部101，其输出直流能量；振荡部102，其输出振荡频率f0的高频(RF)能量；谐振频率fT的送电天线107；谐振频率fR的受电天线108；以及整流部106，其将RF能量变换成直流能量。发电装置还具备：送电侧控制部110，其使振荡部102的输入阻抗与发电部101的输出阻抗匹配。谐振频率fT以及谐振频率fR均被设定为与频率f0相等。频率f0例如设定为50Hz～300GHz，更优选设定为100kHz～10GHz，进一步优选设定为500kHz～20MHz。
振荡部102接收从发电部101输出的直流能量(电力)，并将该直流能量变换成频率f0的RF能量(DC-RF变换)。将从振荡部102输出的RF能量输入到与振荡部102连接的送电天线107。设计为与谐振频率相等的送电天线107以及受电天线108通过彼此的谐振器所形成的谐振磁场而耦合。由此，受电天线108能效率良好地接收由送电天线107送出的RF能量的至少一部分。受电天线108与送电天线107不接触，且与送电天线107相隔例如数cm～数m程度。将受电天线108接收到的RF能量输入到整流部106，并变换成直流能量。
本发明中的送电侧控制部110使振荡部102的输入阻抗根据发电部101的输出阻抗的变动而动态变化。由此，能保持发电部102的输入阻抗和发电部101的输出阻抗取得匹配的状态。因此，本发明的发电装置在因发电部101的环境条件等的变动而引起发电部101的输出电流电压特性变动的情况下，与现有的发电装置比较，也能提高综合发电效率。
本发明的发电装置中的“天线”不是用于进行电磁波的发送或者接收的通常的天线，而是用于利用使用了谐振器的电磁场的近接分量(渐逝尾部)的耦合来进行能量传输的要素。根据利用了谐振电磁场的无线电力传输，由于不会产生在使电磁波传播到远方时造成的能量损耗，因此能以极高的效率来传输电力。对于利用了这样的谐振电磁场(近接场)的耦合的能量传输，与利用了法拉第的电磁感应的法则的公知的非接触电力传输相比，不仅损耗少，还能在例如相隔数米的2个谐振器(天线)间高效率地传输能量。
要进行基于这样的原理的无线电力传输，需要在2个谐振天线间产生耦合。如上所述，尽管将本发明中的谐振频率fT以及谐振频率fR均设定为与振荡部102的频率f0相等，但并需要fT以及/或者fR与频率f0完全一致。尽管为了基于谐振器间的耦合来实现高效率的能量传输，理想状态是满足fT＝fR，但只要fT和fR之间的差异充分小即可。在本说明书中，将“频率fT等于频率fR”定义为满足以下的式1的情况。
(式1)|fT-fR|≤fT/QT+fR/QR
在此，QT是送电天线作为谐振器的Q值，QR是受电天线108作为谐振器的Q值。一般而言，在将谐振频率设为X，且谐振器的Q值设为Qx的情况下，该谐振器产生谐振的频带相当于X/Qx。若设立上述的式1的关系，则在2个谐振器间实现基于磁谐振的能量传输。
接着，参照图2。图2是表示送电天线107以及受电天线108的等效电路的一例的图。在图示的例子中，送电天线107是对第一电感器107a以及第一电容元件107b进行了串联连接的串联谐振电路。受电天线108是对第二电感器108a以及第二电容元件108b进行了并联连接的并联谐振电路。送电天线107的串联谐振电路具有寄生电阻分量R1，受电天线108的并联谐振电路具有寄生电阻分量R2。此外，本发明的送电天线107以及受电天线108不限于图示的电路构成。在本发明中，只要送电天线107是串联谐振电路，受电天线108是并联谐振电路即可。
在本发明的优选实施方式中，当将振荡部102的升压比设为Voc，第一电感器107a的电感设为L1，第二电感器108a的电感设为L2，送电天线107和受电天线108之间的耦合系数设为k时，按照满足如下关系的方式来决定L1、L2、k、Voc的值。
(L2/L1)≥4(k/Voc)2。
当满足上述关系时，能在无线电力传输时将输入的直流能量的电压提高到2倍以上(升压比：2以上)。关于实现这样的升压的理由在后详细说明。如此，根据本发明的充电装置，通过适当设定参数L1、L2、k、Voc，能有效率地在传输时对低电压的能量(电力)进行升压。
根据本发明的发电装置，在发电部101的输出电压低的情况下，也能通过升压效应来输出高电压的电力。因此，能在传输时有效率地对例如由太阳能电池(单元电池)构成的发电部(太阳能发电部)所生成的低电压的能量(电力)进行升压。故而，能大幅减少应串联连接的单元电池的个数。其结果，能够提供一种能减少铺设费用和维护费用、适合普及的新的太阳能发电系统。
图3是表示本发明的发电装置的使用例的示意图。图示的发电装置具备：太阳能发电部101，其设置于建筑物200的外部(室外)；以及无线传送部104，其用于将电力传输到存在于建筑物200的内部的电子设备。无线传输部104具有隔着建筑物200的墙壁121而相对的送电天线107和受电天线108。送电天线107与室外的太阳能发电部101连接，受电天线108与室内的电子设备连接。此外，太阳能发电部101不需要设置于屋顶，也可以设置于建筑物200的墙壁121上，还可以设置于其他建筑物。另外，可以将送电天线107和受电天线108均设置于室外。在此情况下，也是将送电天线107的至少一部分和所述受电天线108的至少一部分按照相对的方式配置即可。
此外，构成本发明中的发电部的发电设备不限于太阳能电池，还可以是其他发电设备。例如，发电部可以具有燃料电池。由于燃料电池输出较低的电压的DC能量，是与高电压系统连接而使用，因此本发明的升压效应是有用的。
图4是表示能进一步提高所述阻抗匹配的效果的发电装置的构成的一例的图。该发电装置除了图1所示的发电装置的构成要素，还具备：振荡部阻抗匹配部103、整流部阻抗匹配部105、以及受电侧控制部112。
振荡部阻抗匹配部103配置于振荡部102和送电天线107之间，使振荡部102的输出阻抗和送电天线107的输入阻抗匹配。送电侧控制部110根据发电部101的输出阻抗的变动不仅使振荡部102，还使振荡部阻抗匹配部103、以及送电天线107的输入输出阻抗变化。这样，能使送电侧的各电路模块间的阻抗匹配。
整流部阻抗匹配部105配置于受电天线108和整流部106之间，使受电天线108的输出阻抗和整流部106的输入阻抗匹配。受电侧控制部112根据发电部101的输出阻抗的变动或者发电部的环境条件的变动，使受电天线108、整流部阻抗匹配部105、以及整流部106的输入输出阻抗变化。由此，能使受电侧的各电路模块间的阻抗匹配。
如此，根据图4所示的构成，能使电路模块间的阻抗对应发电部101的环境条件的变动、或者发电部101的输出阻抗的变动而匹配。因此，能抑制电路模块间的多重反射，能进一步提高发电装置的综合发电效率。
在本发明中，通过将多个充电装置并联连接，能构筑更具有稳定的特性的发电系统。另外，能构成具备上述图1所示的发电装置的构成要素中除了发电部101以外的构成要素的无线电力传输装置。即，本发明的无线电力传输装置具备：振荡部102、送电天线107、受电天线108、整流部106、以及送电侧控制部110。根据这样的无线电力传输装置，利用上述原理，能用无线将从外部供给的直流能量有效率地传输到外部的负载。
以下，参照附图来说明本发明的优选实施方式。
(第一实施方式)
首先，参照图5～图21，说明本发明的发电装置的第一实施方式。在图5～图21中，针对与图1～4所示的构成要素对应的构成要素标注相同的参照符号。
图5是本实施方式的发电装置的概略构成图。本实施方式的发电装置如图所示，具备发电部101、振荡部102、振荡部阻抗匹配部103、无线传输部104、整流部阻抗匹配部105、以及整流部106，并将它们串联连接。另外，在整流部106的后级连接有负载113。发电装置还具备：输出电流电压测量部109，其测量发电部101的输出电流以及输出电压；送电侧控制部110，其使送电侧的各电路模块中的阻抗匹配；环境条件传感部111，其测量发电部101的环境变量；以及受电侧控制部112，其使受电侧的各电路模块中的阻抗匹配。在本实施方式的发电装置中，送电侧控制部110基于来自输出电流电压测量部109的输出，使送电侧的各电路模块中的阻抗匹配。受电侧控制部112基于来自环境条件传感部111的输出，使受电侧的各电路模块中的阻抗匹配。送电侧控制部110以及受电侧控制部112例如由CPU等构成。
本实施方式中的发电部101具有串联连接的多个太阳能电池(单元电池)。作为太阳能电池，从发电效率提高的观点出发，优选使用晶体硅类的太阳能发电元件。然而，能使用于本发明的太阳能电池可以是使用了砷化镓、CIS类等化合物半导体材料的各种太阳能发电元件，也可以是使用了有机材料的各种太阳能发电元件。另外，使用的半导体的晶体结构可以是单晶体、多晶体、非晶体中的任一种。可以利用对各种半导体材料进行层叠后的串联型的太阳能发电元件。
在振荡部102中能够使用D级、E级、F级等的、能实现高效率且低失真特性的放大器，也可以使用多尔蒂放大器。通过在产生包含失真分量的输出信号的开关元件的后级配置低通滤波器或者带通滤波器，可以生成高效率的正弦波。
无线传输部104具有送电天线107和受电天线108。从传输效率的观点出发，优选按照相对的方式来配置送电天线107以及受电天线108。然而，天线107、108的配置不限定于相对配置，只要配置得使两者不正交即可。
对于整流部106，能利用以各种方式进行整流的电路，例如能利用全波整流或桥整流电路。另外，若利用倍电压整流电路，能使升压到输入到整流部106的RF电压的2倍的直流电压输出。除此之外，能够利用能实现3倍以上的升压比的高倍压整流电路方式。若将具有这样的升压功能的整流电路用作整流部106，则除了无线传输部104带来的升压效应，还能实现进一步的升压效应。
通过振荡部102将由发电部101生成的直流能量以高效率变换成RF能量。该RF能量由无线传输部104经由空间(墙壁)非接触地传输，并由整流部106变换成直流能量后供给到负载113。
负载113例如是一般的电气设备或蓄电池。负载113可以是用于将直流向交流变换的逆变器功能电路、升降压功能电路、或者具有两方的综合功能的功率调节电路。
输出电流电压测量部109具备对从发电部101输出的电流以及电压进行测定的测定器，并将测定结果发送到送电侧控制部110。送电侧控制部110接受来自输出电流电压测量部101的测定结果，并算出发电部101的输出阻抗。送电侧控制部110根据算出的发电部101的输出阻抗的变动，使振荡部102、振荡部阻抗匹配部103、以及送电天线107的输入阻抗变化。由此，能使送电侧的各部中的阻抗匹配。
发电环境条件传感部111设置于发电部101的附近，是测量发电部中的发电环境条件(以下，称为“环境变量”)的传感器。本实施方式中的环境变量例如是照射到发电部101的表面的太阳光的辐射照度、或者发电部101的温度。环境条件传感部111用有线或者无线将测量出的环境变量发送到受电侧控制部112。受电侧控制部112根据从环境条件传感部111发送来的环境变量的变动，使受电天线108、整流部阻抗匹配部105、以及整流部106的阻抗变化。由此，使受电侧的电路模块间的阻抗匹配。
以下，参照图6来说明无线传输部104的构成以及动作。
本实施方式中的送电天线107是包含第一电感器107a以及第一电容元件107b的串联谐振电路。另外，受电天线108是包含第二电感器108a以及第二电容元件108b的并联谐振电路。将送电天线107的谐振频率fT以及受电天线108的谐振频率fR分别设定为与由振荡部102生成的RF能量的频率f0大致相等。另外，将本实施方式中的受电天线108的输出阻抗Zout设定为比振荡部102的输入直流阻抗Zidc高的值。
通过上述原理，在本实施方式中，能将送电天线107和受电天线108之间的距离设定为例如数cm～数m的距离，即使在两者之间存在墙壁121，也能以高的效率来传输能量。另外，在本实施方式中，不仅能实现基于这样的无线的非接触连接，还能作为对于流入到送电天线107的RF能量的输入电压在受电天线108侧经升压后的RF能量取出。
在本实施方式中，在送电天线107和受电天线108之间可以存在墙壁121(图3)，还可以不隔着障碍物来使送电天线107和受电天线108相对。另外，对送电天线107和受电天线108进行隔挡的物体也可以是屋顶。
此外，可以将送电天线107和受电天线108两者配置于室内，也可以配置于室外。在这样的情况下，也能在2个天线间进行无线电力传输时进行升压。在将送电天线107和受电天线108两者设置于室内的情况下，室外的太阳能发电部101和送电天线107之间的连接例如能经由设置于建筑物200的墙壁121处的开口部而通过有线实现。另外，在将送电天线107和受电天线108两者配置于室外的情况下，室内的电子设备和受电天线108之间的连接例如也能经由设置于建筑物200的墙壁121处的开口部而通过有线实现。为了省略室内外的有线连接，如图3所示的例子那样，优选将送电天线107设置于室外，将受电天线108设置于室内。
本实施方式中的无线电力传输的效率取决于送电天线107和受电天线108之间的间隔(天线间隔)、构成送电天线107和受电天线108的电路元件的损耗的大小。此外，“天线间隔”实质上是指2个电感器107a、108a的间隔。天线间隔能以天线的配置区的大小为基准进行评价。
在优选实施方式中，第一电感器107a以及第二电感器108a均以平面状扩展，按照彼此平行相对的方式来配置两者。在此，天线的配置区的大小是指尺寸相对小的天线的配置区的大小，在构成天线的电感器的外形是圆形的情况下，设为电感器的直径，在正方形的情况下，设为电感器的一边的长度，在长方形的情况下，设为电感器的短边的长度。根据本实施方式，天线间隔即使是天线的配置区的大小的1.5倍程度，也能以90％以上的无线传输效率来传输能量。
接下来，说明由本发明的发电装置得到的升压效应。
在此，送电侧的送电天线107和受电侧的受电天线108可以设为以耦合系数k耦合。耦合系数k通过在以同一频率f0谐振的2个谐振器(天线107、108)接近时对分离的2个谐振频率fL、fH进行测量，来根据下式导出。
(式2)k＝(fH2-fL2)/(fH2+fL2)
此外，振荡部102的频率f0优选设定在谐振频率fL、fH的附近。更具体地说，在将谐振频率fL、fH中的耦合谐振器对的Q值分别设为QL、QH时，优选设定f0满足以下的式3。
(式3)fL-fL/QL≤f0≤fH+fH/QH
另外，在电感L1的第一电感器107a和电感L2的第二电感器108a之间产生的互感M、与耦合系数k之间，以下关系成立。
(式4)M＝k×(L1×L2)0.5
在受电天线108的并联型谐振电路中，若将流过第二电感器108a的高频电流设为IL2，将流过第二电容元件108b的高频电流设为IC2，则按如图6所示的方向流过的输出高频电流I2由下式表示。
(式5)I2＝-IL2-IC2
另外，若将流过第一电感器107a的高频电流设为IL1，则使用流过第二电感器108a的高频电流IL2、流过第二电容元件108b的高频电流IC2、第二电感器108a的电感L2、第二电感器108a的寄生电阻R2、第一电感器107a的电感L1、以及第二电容元件108b的电容C2来导出下式。
(式6)(R2+jωL2)×IL2+jωM×IL1＝IC2/(jωC2)
在此，ω＝2πf0。由于对于受电天线108谐振条件成立，因此下式(7)成立。
(式7)ωL2＝1/(ωC2)
根据上面的(式5)～(式7)，下面的式子成立。
(式8)R2×IL2+jωM×IL1＝jωL2×I2
对(式8)进行变形得到下面的式子。
(式9)I2＝k×(L1/L2)0.5×IL1-j(R2/ωL2)×IL2
另一方面，评价送电天线107的谐振器的低损耗性的指标Q值由(式10)的式子表现。
(式10)Q2＝ωL2/R2
在此，在谐振器的Q值非常高的情况下，对(式6)的右边第二项进行忽略的近似成立。由此，最终通过下面的(式11)来导出在受电天线108生成的高频电流(输出电流)I2的大小。
(式11)I2＝k×(L1/L2)0.5×IL1
在此，高频电流I2取决于输入到送电侧的谐振器(送电天线107)的高频电流I1(＝流过第一电感器107a的高频电流IL1)、谐振器(天线)间的耦合系数k、第一以及第二电感L1、L2。
根据上面的(式11)，本实施方式的发电装置的升流比Ir由下面的(式12)表示。
(式12)Ir＝|I2/I1|/Voc＝k/Voc×(L1/L2)0.5
另外，升压比Vr以及阻抗变换比Zr分别由(式13)以及(式14)表示。
(式13)Vr＝(Voc/k)×(L2/L1)0.5
(式14)Zr＝(Voc/k)2×(L2/L1)
从(式13)可知，当(L2/L1)＞(k/Voc)2的条件成立时，升压比Vr比1大。由此可知，若耦合系数k变小，则升压比Vr上升。在基于现有的电磁感应的能量传输中，降低耦合系数会导致传输效率的大幅度下降。然而，在本发明的磁谐振方式中，即使降低耦合系数k，也不会造成传输效率的大幅度下降。特别是若将构成送电天线107以及受电天线108各自的谐振器的Q值设定为高的值，则能在增大升压比Vr的同时抑制传输效率的下降。
为了避免太阳能发电系统中的局部阴影的影响，与串联连接多个太阳能发电部的构成相比，优选采用并联连接多个太阳能发电部的构成。为了通过并联连接2个太阳能发电部来得到与串联连接2个太阳能发电部时同等的电压特性，需要将各太阳能发电部的输出电压升压到2倍。
根据(式12)，升压比Vr等于2时是在满足(L2/L1)≥4×(k/Voc)2的关系时。在本发明中，由于满足(L2/L1)≥4×(k/Voc)2的关系，因此能实现2以上的升压比Vr。
若(L2/L1)≥100×(k/Voc)2的关系成立，则能实现10倍以上的升压比Vr。若(L2/L1)≥10000×(k/Voc)2的关系成立，则能实现100倍以上的升压比Vr。
在本实施方式的发电部中，像这样实现高的升压比Vr，容易设定k、Voc、L2、L1的大小。
进而，在本实施方式的发电装置中，由于对应发电部101的输出阻抗或环境变量的变动来匹配各电路模块的阻抗，因此抑制在电路模块间的RF能量的多重反射，能改善综合发电效率。
以下，进一步详细说明本实施方式中的阻抗匹配。
图7是表示本实施方式中的送电侧控制部110的构成以及与其他构成要素之间的关联的图。送电侧控制部110具备：开关控制部110a，其使输出对象中的输入阻抗变化；以及阻抗对应表格110b，其记录有为了根据发电部的输出阻抗的变动而使输出对象的输入阻抗变化而参照的数据。在此，输出对象是指振荡部102、振荡部阻抗匹配部103、以及送电天线107。阻抗对应表格110b容纳于例如未图示的存储器中。本实施方式中的振荡部102、振荡部阻抗匹配部103、以及送电天线107具有用于阻抗控制的多个开关。通过改变各功能部中的多个开关的接通、断开的组合，能使各功能部中的阻抗变化。阻抗对应表格110b记录有发电部101的输出阻抗的范围、和输出对象中的各开关的接通、断开的组合之间的关联对应关系，在设计时预先设定。阻抗对应表格110b是例如以下的表1所示那样的表格。在表1中，尽管仅记载了与振荡部中的开关Q1～Q3相关的列，但在实际的表格中，还包含有与其他的功能部的开关相关的列。
【表1】
图8是表示本实施方式中的阻抗匹配的处理的流程的流程图。首先，送电侧控制部110根据由输出电流电压测量部109测量出的电流(I)以及电压(V)来测定发电部101的输出阻抗(Z＝V/I)。并基于所测定出的Z的值，来根据阻抗对应表格110b决定每个输出对象对应的开关的组合。在与已决定的组合对应的阻抗和在当前时间点所设定的阻抗不同的情况下，依照上述开关的组合来切换输出对象的开关的接通、断开。在与已决定的组合对应的阻抗和在当前时间点所设定的阻抗相同的情况下，不进行开关的切换。
图8所示的送电侧控制部110中的处理的开始时刻可以设为每次相隔一段固定时间，也可以设为在发电部101的输出阻抗的值的变动成为预先规定的值以上时进行。通过这样的控制，能使发电部101的后级的振荡部102、振荡部阻抗控制部103、以及送电天线107的输入阻抗与发电部101的输出阻抗匹配。如此，通过使各功能部的输入阻抗与随环境条件而变动的发电部101的输出阻抗匹配，能从发电部101始终取出最大的输出电力。
此外，在本说明书中，2个阻抗“匹配”不限于阻抗严格一致的情况，定义为包含2个阻抗的差异为大的阻抗的25％以下的情况。
以下，更具体地说明各功能部中的阻抗匹配。
图9是表示振荡部102中的阻抗匹配的具体例的图。本实施方式中的振荡部102具备多个振荡器1～3。将各振荡器设计为在不同的输入阻抗的范围内效率都能达到峰值。与各谐振器对应，设有开关Q1、Q2、Q3。能按如下方式进行控制：通过将Q1至Q3中的任一个开关设为接通，将剩下的开关设为断开，能仅在与接通对应的一个振荡器中通电流。此外，振荡器的数目不需要是3个，无论几个均可。送电侧控制部110中的开关控制部110a根据发电部101的输出阻抗的变动，通过仅将对应的开关设为接通来选择与发电部101的输出阻抗相匹配的谐振器。其结果，能提高发电效率。
作为振荡部102中的阻抗匹配的一例，考虑如下设计的情况：当输入阻抗为Z、在振荡器1中Z≤10Ω、在振荡器2中10Ω＜Z≤25Ω、在振荡器3中25Ω＜Z时，效率成为峰值。在此情况下，阻抗对应表格在表1中，设为Z1＝10Ω、Z2＝25Ω。例如，在从输出电流电压测量部109的输出所得到的发电部101的输出阻抗为8Ω的情况下，送电侧控制部110的开关控制部110a按照将开关Q1设为接通，将其他开关设为断开的方式来进行振荡部102的各开关的切换。由此，即使发电部的输出阻抗变动，振荡部102也能维持效率。
图10是表示振荡部阻抗匹配部103中的阻抗匹配的具体例的图。振荡部阻抗匹配部103具备多个匹配电路1～4，其用于使后级的送电天线107的输入阻抗与振荡部102的输出阻抗匹配。与各匹配电路对应，设置有开关Q1～Q4。能进行如下控制：通过将Q1至Q4中的任一个开关设为接通，将剩下的开关设为断开，能仅在与接通对应的一个匹配电路中通电流。此外，匹配电路的数目不是必须为4个，无论多少个均可。送电侧控制部110与上述的振荡部102中的开关控制同样，切换各开关的接通、断开，使得电流选择性地流过与发电部101的输出阻抗对应的匹配电路。由此，能使振荡部阻抗匹配部103的输入阻抗与振荡部102的输出阻抗匹配。其结果，能使送电天线107的输入阻抗与振荡部102的输出阻抗匹配。通过以上那样的阻抗匹配，能减少送电天线107中的RF能量的多重反射，能维持传输效率。
图11是表示振荡部阻抗匹配部103中的阻抗匹配的其他具体例的图。在图示的构成中，通过切换匹配电路的内部电感或电容，能实现与图10所示的构成同样的控制。以下的表2示出了该构成中的阻抗对应表格的一例。在阻抗对应表格中，与发电部101的输出阻抗的值对应，记录有对应的开关的接通、断开的组合。通过依照阻抗对应表格来切换电路内的开关，能进行与在从多个匹配电路中选择一个匹配电路的情况同样的控制。即使根据这种构成，也能使后级的送电天线107的输入阻抗与振荡部102的输出阻抗匹配。
【表2】
发电部的输出阻抗 Q20 Q21 Q22 Q23 形成的匹配电路
Z0 接通 断开 断开 断开 无
Z1 断开 接通 断开 断开 L21+C21
Z2 断开 接通 接通 断开 L21+L22+C21
Z3 断开 接通 断开 接通 L21+C21+C22
Z4 断开 接通 接通 接通 L21+L22+C21+C22
接下来，参照图12以及图13来说明送电天线107中的阻抗匹配的具体例。
图12是表示送电天线107中的阻抗匹配的构成图。如图所示，送电天线107与送电天线阻抗可变部117连接。送电天线阻抗可变部117从多个阻抗可变方式中选择至少一个可变方式。开关控制部110a根据发电部101的输出阻抗的变动，依照阻抗对应表格110b来控制送电天线107中的多个开关。由此，能使送电天线107的输入阻抗与振荡部阻抗匹配部103的输出阻抗匹配。
图13(a)～(d)能由送电天线阻抗可变部117选择，是表示送电天线107中的可变方式的例子的图。
图13(a)示出了送电天线107中的阻抗可变方式的第一例。在该例中，送电天线107具有：串联连接的多个电感器、以及与它们串联连接的多个电容元件。在该电路中设置有多个开关，送电侧控制部110基于发电部101的输出阻抗的值来切换这些开关。即，送电侧控制部110进行控制，使得在这些电感器中的至少一个以及这些电容元件中的至少一个中选择性地通电流。由此，送电侧控制部110根据发电部101的输出阻抗的变动来使送电天线107的输入阻抗变化。
图13(b)示出了送电天线107中的阻抗可变方式的第二例。送电天线107具有：具备互不相同的电感的并联配置的多个电感器107aa、以及配置在这些电感器附近的电感器107ab。这是具有从多个电感器107aa中的一个通过电磁感应的原理来向电感器107ab传输电力的无源电路的构成。在该方式中，通过切换流过电流的电感器107aa，在电感器107aa和107ab之间所形成的电感分量、以及在电感器107aa和107ab之间的电容分量会变化，从而能使阻抗变化。送电侧控制部110基于发电部101的输出阻抗的值来选择多个电感器107aa中的一个，并切换开关使得电流流过选择出的电感器107aa。由此，送电侧控制部110使送电天线的输入阻抗变化。
图13(c)示出了送电天线107中的阻抗可变方式的第三例。在该例中，送电天线107具有：电感器、与电感器串联连接的多个电容元件、以及具有金属体或者磁性体的可动部115。根据这样的构成，能通过接近金属体来使电容分量变化，并通过接近磁性体来使电感分量变化。由此，能使送电天线107的输入输出阻抗变化。另外，即使通过对与多个电容元件连接的开关进行开关，也能使送电天线107的输入输出阻抗变化。送电侧控制部110基于发电部101的输出阻抗的值来使电感器和可动部之间的距离变化，并进行开关的开关控制使得电流流过多个电容元件中的至少一个。由此，能使送电天线107的输入阻抗根据发电部101的输出阻抗的变动而变化。
图13(d)示出了送电天线107中的阻抗可变方式的第四例。在该例中，送电天线107具有具备不同输入阻抗的多个谐振器。将这些谐振器并联配置，并根据发电部101的输出阻抗的变动来切换使用的谐振器。送电侧控制部110基于发电部101的输出阻抗的值来从多个谐振器中选择一个，并在选择出的谐振器中通电流，由此使送电天线107的输入阻抗变化。此时，为了防止对不使用的谐振器传输电力，不使用的谐振器不接地。
送电天线阻抗可变部使用例如上述4种方式中的至少1种方式来使送电天线107的阻抗变化。由此，能使送电天线107的输入阻抗与振荡部阻抗匹配部103的输出阻抗匹配。此外，送电天线107中的阻抗匹配的方式不限于上述4种方式。若能根据发电部101的输出阻抗的变动来使送电天线107的输入阻抗变化，无论哪种方式均可。
接下来，说明受电侧的阻抗匹配。
图14是表示本实施方式中的受电侧控制部112的构成以及与其他构成要素之间的关联的图。受电侧控制部112具备：开关控制部112a，其使输出对象中的输入阻抗变化；以及阻抗对应表格112b，其记录有为了根据发电部的输出阻抗的变动而使输出对象的输入阻抗变化而参照的数据。在此，输出对象是指受电天线108、整流部阻抗匹配部105、以及整流部106。阻抗对应表格112b容纳于例如未图示的存储器中。本实施方式中的受电天线108、整流部阻抗匹配部105、以及整流部106具有用于阻抗控制的多个开关。通过改变这些功能部中的多个开关的接通、断开的组合，能使各功能部中的阻抗变化。阻抗对应表格112b记录有发电部101的输出阻抗的范围、和输出对象中的各开关的接通、断开的组合之间的关联对应关系，在设计时预先设定。阻抗对应表格112b是与上述表1相同的表格，包含有与受电天线108、整流部阻抗匹配部105、以及整流部106开关相关的列。此外，阻抗对应表格112b可以是与送电侧控制部110中的阻抗对应表格110b通用的表格。
本实施方式的发电装置还具备：输出电力测量部120，其测量受电天线108的输出电力以及整流部阻抗匹配部105的输出电力，并输入到开关控制部112a。开关控制部112a基于所输入的输出电力来进行后述的开关控制。
受电侧控制部112根据由环境条件传感部111测量的发电部101中的环境变量的变动，来使受电天线108、整流部阻抗匹配部105、以及整流部106的阻抗变化。在本实施方式中，将环境变量设为表示太阳光的辐射照度的变量。此外，环境变量可以是造成发电部101的温度等、发电部101的输出阻抗的变动的其他参数或者它们的组合。
图15是表示相对于某太阳能发电设备中的单位辐射照度的单元电池的输出电压，输出阻抗变化的图。在图中，横轴表示发电部101的输出电压，纵轴表示发电部101的输出阻抗。涂黑或者粗线表示的点是在各辐射照度下输出电压最大的点。在图示的例子中，在电压恒定的情况下，辐射照度越高，输出阻抗越低。如此，若发电部101的受光面上的辐射照度变动，则发电部101的输出阻抗变动。
在本实施方式中，针对单位辐射照度来预先测量发电部101的输出电压为最大的输出阻抗以及输出电压，并作为特性信息记录在受电侧控制部112中。受电侧控制部112基于所记录的特性信息以及来自环境条件传感部111的输入值，来求取在当前时刻的辐射照度下的发电部101的输出电力为最大的输出阻抗以及输出电压。接着，基于求出的输出阻抗的值以及阻抗对应表格112b，通过切换各部的开关，来切换各部的阻抗。
图16是表示本实施方式中的阻抗匹配的处理的流程的流程图。首先，受电侧控制部112根据由环境条件传感部111测量出的发电部101的环境变量(辐射照度)来估计发电部101的输出阻抗(Z＝V/I)(S20)。并基于估计出的Z的值，来从阻抗对应表格112b中读出表示每个输出对象对应的开关的组合的信息(S22)。基于读出的信息来切换各功能部的开关(S24)。在通过开关的切换使得输出电力测量部120的输出不比切换前大的情况下，返回切换前的开关的组合来结束处理(S34)。在通过开关的切换使得输出电力测量部120的输出比切换前大的情况下，切换开关使得成为更小的阻抗(S40)。在通过开关的切换使得输出电力测量部120的输出比切换前小的情况下，返回切换前的开关的组合来结束处理(S34)。在通过开关的切换使得输出电力测量部120的输出不比切换前小的情况下，再次切换开关使得成为更小的阻抗(S40)，以后直到结束为止重复同样的处理。
图16所示的受电侧控制部112中的处理的开始时刻可以设为每次相隔一段固定时间，也可以设为估计出的发电部101的输出阻抗的值的变动成为预先规定的值以上时进行。另外，可以与送电侧控制部110进行的处理的开始时刻相同，也可以不同。受电侧控制部112通过依照以上的处理流程来进行阻抗的切换，从而保证受电侧的各电路模块的阻抗的匹配。
以下，更具体地说明各功能部中的阻抗匹配。图17是表示受电天线108中的阻抗匹配的构成图。如图所示，受电天线108与受电天线阻抗可变部119连接。受电天线阻抗可变部119从多个阻抗可变方式中选择至少一个可变方式。开关控制部112a根据环境变量的变动，依照阻抗对应表格112b来控制受电天线108中的多个开关。由此，不仅能使受电天线108与送电天线107匹配，还能使受电天线108的输出阻抗与整流部阻抗匹配部105的输入阻抗匹配。
图18(a)～(d)能由受电天线阻抗可变部119选择，是表示受电天线108中的可变方式的例子的图。
图18(a)示出了受电天线108中的阻抗可变方式的第一例。在该例中，受电天线108具有：串联连接的多个电感器、以及与它们并联连接的多个电容元件。在该电路中设置有多个开关，受电侧控制部112基于环境变量的值来切换这些开关。即，受电侧控制部112进行控制，使得在这些电感器中的至少一个以及这些电容元件中的至少一个中选择性地通电流。由此，受电侧控制部112根据发电部101的环境变量的变动来使受电天线108的阻抗变化。
图18(b)示出了受电天线108中的阻抗可变方式的第二例。受电天线108具有：具备互不相同的电感的并联配置的多个电感器108aa、以及配置在这些电感器附近的电感器108ab。这是具有从多个电感器108aa中的一个通过电磁感应的原理来向电感器108ab传输电力的无源电路的构成。在该方式中，通过切换流过电流的电感器108aa，在电感器108aa和108ab之间所形成的电感分量、以及在电感器108aa和108ab之间的电容分量变化，从而能使阻抗变化。受电侧控制部112基于环境变量的值来选择多个电感器108aa中的一个，并切换开关使得电流流过选择出的电感器108aa。由此，受电侧控制部112使受电天线的阻抗变化。
图18(c)示出了受电天线108中的阻抗可变方式的第三例。在该例中，受电天线108具有：电感器、与电感器串联连接的多个电容元件、以及具有金属体或者磁性体的可动部115。根据这样的构成，能通过接近金属体来使电容分量变化，并通过接近磁性体来使电感分量变化。由此，能使受电天线108的阻抗变化。另外，即使通过对与多个电容元件连接的开关进行开关，也能使受电天线108的阻抗变化。受电侧控制部112基于环境变量的值来使电感器和可动部之间的距离变化，并进行开关的开关控制使得电流流过多个电容元件中的至少一个。由此，能使受电天线108的阻抗对应环境变量的变动而变化。
图18(d)示出了受电天线108中的阻抗可变方式的第四例。在该例中，受电天线108具有具备不同输入阻抗的多个谐振器。将这些谐振器并联连接，并根据环境变量的变动来切换使用的谐振器。受电侧控制部112基于环境变量的值来从多个谐振器中选择一个，并在选择出的谐振器中通电流，由此使受电天线108的阻抗变化。此时，为了防止对不使用的谐振器传输电力，不使用的谐振器不接地。
受电天线阻抗可变部119使用例如上述4种方式中的至少1种方式来使受电天线108的阻抗变化。由此，能使受电天线108的输出阻抗与整流部阻抗匹配部105的输入阻抗匹配。此外，受电天线108中的阻抗匹配的方式不限于上述4种方式。只要能根据环境变量的变动来使受电天线108的输入输出阻抗变化，无论哪种方式均可。
图19是表示整流部阻抗匹配部105中的阻抗匹配的具体例的图。整流部阻抗匹配部105具备多个匹配电路1～4，其用于使后级的整流部106的输入阻抗与受电天线108的输出阻抗匹配。与各匹配电路对应，设置有开关Q1～Q4。能进行如下控制：通过将Q1至Q4中的任一个开关设为接通，将剩下的开关设为断开，能仅在与接通对应的一个匹配电路中通电流。此外，匹配电路的数目不用必须是4个，无论多少个均可。受电侧控制部112与上述的受电天线108中的开关控制同样，切换各开关的接通、断开，使得电流选择性地流过与所估计的发电部101的输出阻抗对应的匹配电路。由此，能使整流部阻抗匹配部105的输入阻抗与受电天线108的输出阻抗匹配。其结果，能使后级的整流部106的输入阻抗与受电天线108的输出阻抗匹配。通过以上那样的阻抗匹配，能减少受电侧的电路模块中的RF能量的多重反射，能维持传输效率。
图20是表示整流部阻抗匹配部105中的阻抗匹配的其他具体例的图。在图示的构成中，通过切换匹配电路的内部电感或电容，能实现与图19所示的构成同样的控制。以下的表3示出了该构成中的阻抗对应表格112b的一例。在阻抗对应表格112b中，与所估计的发电部101的输出阻抗的值对应，记录有对应的开关的接通、断开的组合。通过依照阻抗对应表格112b来切换电路内的开关，能进行与在从多个匹配电路中选择一个匹配电路的情况同样的控制。即使根据这种构成，也能使后级的整流部106的输入阻抗与受电天线108的输出阻抗匹配。
【表3】
发电部的输出阻抗 Q40 Q41 Q42 Q43 形成的匹配电路
Z0 接通 断开 断开 断开 无
Z1 断开 接通 断开 断开 L41+C41
Z2 断开 接通 接通 断开 L41+L42+C41
Z3 断开 接通 断开 接通 L41+C41+C42
Z4 断开 接通 接通 接通 L41+L42+C41+C42
图21是表示整流部106中的阻抗匹配的具体例的图。本实施方式中的整流部106具备多个整流器1～3。将各整流器设计为在不同的输入阻抗的范围内效率都能达到峰值。与各整流器对应，设有开关Q1、Q2、Q3。能按如下方式进行控制：通过将Q1至Q3中的任一个开关设为接通，将剩下的开关设为断开，能仅在与接通对应的一个整流器中通电流。此外，整流器的数目不是必须是3个，无论几个均可。受电侧控制部112中的开关控制部112a根据环境变量的变动，通过仅将对应的开关设为接通来选择与所估计的发电部101的输出阻抗相匹配的整流器。其结果，能提高发电效率。
作为整流部106中的阻抗匹配的一例，考虑进行如下设计的情况，使得在如下情况下效率最高：当发电部101的输出阻抗Z满足Z≤100Ω时使用整流器1，在满足100Ω＜Z≤250Ω时使用整流器2，在满足250Ω＜Z时使用整流器3。在此情况下，在阻抗对应表格中，记录有：“Z≤100Ω，开关Q1＝接通，开关Q2/开关Q3＝断开”、“100Ω＜Z≤250Ω，开关Q1＝断开，开关Q2＝接通，开关Q3＝断开”、“Z＞250Ω，开关Q1/开关Q2＝断开，开关Q3＝接通”。例如，在基于来自环境条件传感部111的输出而求取的振荡部101的输出阻抗的算出结果为80Ω的情况下，受电侧控制部112的开关控制部112a按照将开关Q1设为接通，将其他开关设为断开的方式来进行整流部106的各开关的切换。由此，即使发电部的输出阻抗变动，整流部106也能维持效率。
此外，受电侧控制部112基于来自环境条件传感部111的输出来估计发电部101的输出阻抗，由此来使各功能部的阻抗匹配，但这不是必须的。受电侧控制部112与送电侧控制部110同样，可以基于来自输出电流电压测量部109的输出来求取发电部101的输出阻抗，由此进行各功能部的阻抗匹配控制。在此情况下，不需要环境条件传感部111，来自输出电流电压测量部109的输出能通过有线或者无线发送到受电侧控制部112。或者，送电侧控制部110可以向受电侧控制部112发送表示在振荡部102、振荡部阻抗匹配部103、以及送电天线107的任一个中进行怎样的阻抗控制的信息。通过例如送电侧控制部110向受电侧控制部112发送表示在送电天线107中进行怎样的切换的信息，受电侧控制部112能估计发电部101的输出阻抗。
另外，送电侧控制部110可以不是基于来自输出电流电压测量部109的输出来求取发电部101的输出阻抗，而是基于环境条件传感部111的输出来估计发电部101的输出阻抗。
在本发明中，送电侧控制部110不一定要对振荡部102、振荡部阻抗匹配部103、以及送电天线107全部进行阻抗匹配控制。通过对至少包含振荡部102的一部分的功能部进行阻抗匹配，能提高发电效率。同样，受电侧控制部112不一定要对整流部106、整流部阻抗匹配部105、以及受电天线108全部进行阻抗匹配控制。通过对整流部106、整流部阻抗匹配部105、以及受电天线108中的至少一个功能部进行阻抗匹配，能得到本发明的效果。
在以上说明中，振荡部102、振荡部阻抗匹配部103、送电天线107、受电天线108、整流部阻抗匹配部105、以及整流部106具有多个开关。然而，各功能部不一定非得具有开关。送电侧控制部110或者受电侧控制部112只要能根据发电部的输出阻抗的变动来使各功能部的阻抗变化，就不限于上述方式。例如，可以在各个功能部之间设置进行与上述切换相当的动作的其他电路，并通过控制该电路来使电路模块间的阻抗匹配。
如上所述，根据本实施方式，在非接触能量传输中，通过根据动作环境状态来使各电路模块中的阻抗匹配，能始终从发电部101中取出最大电力。另外，即使在发电部101的输出电压低的情况下，也能在向系统进行输出时，升压到需要的电压。因此，不仅铺设成本下降，劣化时的模块的替换作业变得简便，还能实现不需要多余的升压设备的发电系统。
根据本实施方式的发电装置，能将整流部106的输出电压提高到例如200Vdc～300Vdc的范围。进而，能提高到在一般的变换电路(功率调节器)或直流供电系统等中所要求的300～400Vdc程度、甚至在此以上的升压。
以下，将本实施方式的发电装置的效果与现有技术进行比较来说明。
在专利文献2所公开的装置中，尽管是在2个磁谐振器之间传输能量，但由于该装置在2个谐振器中采用了同一谐振方式，因此在传输时没有发现升压效应。而由本发明的发电装置得到的输出电压的上升效果不仅在送电天线侧采用串联磁谐振构造，还在受电天线108侧采用并联磁谐振构造，当在这些不同的谐振构造之间进行能量的传输时产生了新颖的效果。
此外，串联谐振电路或并联谐振电路还能在RF标签所代表的现有的无线通信系统中使用。然而，在无线通信系统的高频模块的特性试验中使用的测定器的测定端子的终端阻抗或高频电缆的特性阻抗都基本被设定为50Ω。由此，在与无线通信系统的天线之间的连接点，无论是在发送设备内还是在接收设备内，一般都是将阻抗匹配为50Ω来对电路模块之间进行连接。
另一方面，将在本发明中的无线传输部进行的输入输出阻抗变换比Zr设定为超过100，或随条件变化而超过20000的极高的值。这样高的输入输出阻抗变换比Zr对于现有的通信系统而言属于考虑的对象外。
另外，在本发明中，尽管将2个谐振器(天线)间的距离设定得越大，耦合系数k设定得越低，就能得到越高的升压比Vr，但这不是根据用在公知的通信系统中的无线传输部的构造以及功能而容易想到的效果。
此外，在利用于电源电路等的变压器中，2个电感器接近，作为一种无线电力传输装置发挥功能。然而，在这些电感器间，不会产生磁谐振型的耦合。此外，在变压器中，能通过增大第二电感器的匝数N2占第一电感器的匝数N1的比例来实现升压效应。但是，若想通过变压器升压电路来实现例如10以上的升压比，则需要将匝数N2增加到匝数N1的10倍以上。由于匝数N2的大幅度的增加会使第二电感器中的寄生电阻分量R2成正比地上升，因此会导致传输效率的下降。在本发明中，即使将匝数N1和匝数N2设定为相同的值，也能得到高的Zr。
(实施方式2)
接下来，参照图22来说明本发明的发电系统的实施方式。图22是本实施方式中的发电系统的框图。在图22中，对与上述实施方式中的发电装置的构成要素相同的构成要素标注相同的参照符号，并省略其详细说明。
图22的发电系统包含并联连接的多个发电装置131a、131b、…、131n。尽管本实施方式中的发电装置131a～131n均是实施方式1的发电装置，但要得到本发明的效果，并联连接的至少2个发电装置是本发明的发电装置即可。
各发电装置131a～131n具备：串联连接的发电部101、振荡部102、振荡部阻抗匹配部103、送电天线107、受电天线108、整流部阻抗匹配部105、以及整流部106。此外，尽管各发电装置131a～131n还具备送电侧控制部110、受电侧控制部112、环境条件传感部111、以及输出电流电压测量部109，但在图22中省略了这些要素。
将由发电部101生成的直流能量通过振荡部102以高效率变换成RF能量。在送电侧的送电天线107和受电侧的受电天线108之间非接触地传输该RF能量后，由整流部106将该RF能量变换成直流能量。在从各发电装置131a～131n输出的直流能量(电力)通过并联连接累加后，被提供给负载113。
根据本实施方式，从发电装置131a～131n的每一个得到的输出电压与从各个发电部得到的输出电压相比，实现了飞跃性的增大。因此，即使将发电装置131a～131n并联连接，也能够实现与负载113要求的电压值接近的值。
由于将发电组装置131a～131n并联连接，因此即使在发电装置131a～131n的一部分的特性劣化的情况下，或者太阳光的照射条件等环境条件在发电装置131a～131n中产生差异的情况下，也能得到比现有的发电系统更稳定的特性。
负载113例如是一般的电气设备的蓄电池。负载113可以是用于将直流变换成交流的逆变器功能电路、升降压功能电路、或者具有两功能的综合功能的功率调节电路。由于与例如负载113的阻抗匹配，因此也可以在本实施方式的发电系统的一部分中将发电装置串联连接。
(工业实用性)
本发明的发电装置能实现高的升压功能和铺设成本的削减，因此在铺设于高楼的墙壁处或高处的太阳能发电系统、或燃料电池发电系统中是有用的。
符号说明
101发电部
102振荡器
103振荡部阻抗匹配部
104无线传输部
105整流部阻抗匹配部
106整流部
107送电天线(送电侧的谐振器)
107a第一电感器
107b第一电容器
108受电天线(受电侧的谐振器)
108a第二电感器
108b第二电容器
109输出电流电压测量部
110送电侧控制部
110a送电侧开关控制部
110b送电侧阻抗对应表格
111环境条件传感部
112受电侧控制部
112a受电侧开关控制部
112b受电侧阻抗对应表格
113负载
115可动部
117送电天线阻抗可变部
119受电天线阻抗可变部
120输出电力测量部
121墙壁
131a、131b…131n发电装置

Claims (33)

1.一种发电装置，具备：
发电部，其输出直流能量；
振荡部，其将所述直流能量变换成某一频率(f0)的射频能量；
送电天线，其送出所述射频能量；
受电天线，其接受由所述送电天线送出的所述射频能量的至少一部分；
整流部，其将由所述受电天线接受的所述射频能量变换成直流能量；送电侧控制部，其通过使所述振荡部的输入阻抗根据所述发电部的输出阻抗的变动而变化，来使所述振荡部的输入阻抗与所述发电部的输出阻抗匹配；
测量部，其测量所述发电部的输出电流以及输出电压；和
振荡部阻抗匹配部，该振荡部阻抗匹配部设置于所述振荡部和所述送电天线之间，使所述送电天线的输入阻抗与所述振荡部的输出阻抗匹配，
所述送电天线是串联谐振电路，
所述受电天线是并联谐振电路，
所述送电天线的谐振频率(fT)以及所述受电天线的谐振频率(fR)均被设定为与所述射频能量的频率(f0)相等，
所述送电侧控制部根据由所述测量部测量出的所述输出电流以及所述输出电压来检测所述发电部的输出阻抗的值，
且所述送电侧控制部通过使所述振荡部阻抗匹配部的输入阻抗根据所述发电部的输出阻抗的变动而变化，来使所述振荡部阻抗匹配部的输入阻抗与所述振荡部的输出阻抗匹配。
2.根据权利要求1所述的发电装置，其中，
所述送电侧控制部通过使所述送电天线的输入阻抗根据所述发电部的输出阻抗的变动而变化，来使所述送电天线的输入阻抗与所述振荡部阻抗匹配部的输出阻抗匹配。
3.根据权利要求1或2所述的发电装置，其中，
所述振荡部具有预先设定了输入阻抗的范围的多个振荡器，
所述送电侧控制部基于所述发电部的输出阻抗的值来选择所述多个振荡器中的一个，并在选择出的所述振荡器中通电流，由此使所述振荡部的输入阻抗变化。
4.根据权利要求1所述的发电装置，其中，
所述振荡部阻抗匹配部具有预先设定了输入阻抗的范围的多个匹配电路，
所述送电侧控制部基于所述振荡部的输出阻抗的值来选择所述多个匹配电路中的一个，并在选择出的所述匹配电路中通电流，由此使所述振荡部阻抗匹配部的输入阻抗变化。
5.根据权利要求1所述的发电装置，其中，
所述振荡部阻抗匹配部具有多个电容元件和多个电感器，
所述送电侧控制部基于所述振荡部的输出阻抗的值来选择包含所述多个电容元件的任一个以及所述多个电感器中的任一个的组合，并在包含于选择出的组合中的所述电容元件以及所述电感器中通电流，由此使所述振荡部阻抗匹配部的输入阻抗变化。
6.根据权利要求2所述的发电装置，其中，
所述送电天线具有：串联连接的多个电感器、以及与所述多个电感器串联连接的多个电容元件，
所述送电侧控制部基于所述发电部的输出阻抗的值来选择所述多个电感器中的至少一个以及所述多个电容元件中的至少一个，并在选择出的至少一个电感器以及选择出的至少一个电容元件中通电流，由此使所述送电天线的输入阻抗变化。
7.根据权利要求2所述的发电装置，其中，
所述送电天线具备：具有互不相同的电感值的并联配置的多个第一电感器、以及配置在所述多个第一电感器附近的第二电感器，
所述送电侧控制部基于所述发电部的输出阻抗的值来选择所述多个第一电感器中的一个，并在选择出的所述第一电感器中通电流，由此使所述送电天线的输入阻抗变化。
8.根据权利要求2所述的发电装置，其中，
所述送电天线具有：电感器、与所述电感器串联连接的多个电容元件、以及包含金属体或者磁性体的可动部，
所述送电侧控制部基于所述发电部的输出阻抗的值来使所述电感器和所述可动部之间的距离变化，并基于所述发电部的输出阻抗的值来选择所述多个电容元件中的至少一个，且在选择出的至少一个电容元件中通电流，由此使所述送电天线的输入阻抗变化。
9.根据权利要求2所述的发电装置，其中，
所述送电天线具备：具有互不相同的输入阻抗的多个谐振器，
所述送电侧控制部基于所述发电部的输出阻抗的值来选择所述多个谐振器中的一个，并在选择出的谐振器中通电流，由此使所述送电天线的输入阻抗变化。
10.根据权利要求1、2、4～9中任一项所述的发电装置，其中，
所述发电装置具备整流部阻抗匹配部，该整流部阻抗匹配部设置于所述受电天线和所述整流部之间，使所述整流部的输入阻抗与所述受电天线的输出阻抗匹配；和
受电侧控制部，其通过使所述整流部阻抗匹配部的输入阻抗根据所述发电部的输出阻抗的变动而变化，来使所述整流部阻抗匹配部的输入阻抗与所述受电天线的输出阻抗匹配。
11.根据权利要求10所述的发电装置，其中，
所述受电侧控制部通过使所述整流部的输入阻抗根据所述发电部的输出阻抗的变动而变化，来使所述整流部的输入阻抗与所述整流部阻抗匹配部的输出阻抗匹配。
12.根据权利要求10所述的发电装置，其中，
所述受电侧控制部通过使所述受电天线的输出阻抗根据所述发电部的输出阻抗的变动而变化，来使所述受电天线的输出阻抗与所述整流部阻抗匹配部的输入阻抗匹配。
13.根据权利要求10所述的发电装置，其中，
所述发电装置具备环境条件传感部，该环境条件传感部测量所述发电部的环境变量，
所述受电侧控制部通过使所述整流部阻抗匹配部的输入阻抗根据由所述环境条件传感部测量出的所述环境变量的变动而变化，来使所述整流部阻抗匹配部的输入阻抗与所述受电天线的输出阻抗匹配。
14.根据权利要求13所述的发电装置，其中，
所述受电侧控制部通过使所述整流部的输入阻抗根据由所述环境条件传感部测量出的所述环境变量的变动而变化，来使所述整流部的输入阻抗与所述整流部阻抗匹配部的输出阻抗匹配。
15.根据权利要求13或14所述的发电装置，其中，
所述受电侧控制部通过使所述受电天线的输出阻抗根据由所述环境条件传感部测量出的所述环境变量的变动而变化，来使所述受电天线的输出阻抗与所述整流部阻抗匹配部的输入阻抗匹配。
16.根据权利要求10所述的发电装置，其中，
所述整流部阻抗匹配部具有预先设定了输入阻抗的范围的多个匹配电路，
所述受电侧控制部选择所述多个匹配电路中的一个匹配电路，并在选择出的所述匹配电路中通电流，由此使所述整流部阻抗匹配部的输入阻抗变化。
17.根据权利要求10所述的发电装置，其中，
所述整流部阻抗匹配部具有多个电容元件和多个电感器，
所述受电侧控制部选择包含所述多个电容元件中的任一个以及所述多个电感器中的任一个的组合，并在包含于选择出的组合中的所述电容元件以及所述电感器中通电流，由此使所述整流部阻抗匹配部的输入阻抗变化。
18.根据权利要求10所述的发电装置，其中，
所述整流部具有预先设定了输入阻抗的范围的多个整流器，
所述受电侧控制部选择所述多个整流器中的一个整流器，并在选择出的所述整流部中通电流，由此使所述整流部的输入阻抗变化。
19.根据权利要求10所述的发电装置，其中，
所述受电天线具有：串联连接的多个电感器、以及与所述多个电感器并联连接的多个电容元件，
所述受电侧控制部选择所述多个电感器中的至少一个以及所述多个电容元件中的至少一个，并在选择出的至少一个电感器以及选择出的至少一个电容元件中通电流，由此使所述受电天线的输出阻抗变化。
20.根据权利要求10所述的发电装置，其中，
所述受电天线具备：具有互不相同的电感值的并联配置的多个第一电感器、以及配置在所述多个第一电感器附近的第二电感器，
所述受电侧控制部选择所述多个第一电感器中的一个，并在选择出的所述第一电感器中通电流，由此使所述受电天线的输出阻抗变化。
21.根据权利要求10所述的发电装置，其中，
所述受电天线具有：电感器、与所述电感器并联连接的多个电容元件、以及包含金属体或者磁性体的可动部，
所述受电侧控制部使所述电感器和所述可动部之间的距离变化，并选择所述多个电容元件中的至少一个，且在选择出的至少一个电容元件中通电流，由此使所述受电天线的输出阻抗变化。
22.根据权利要求10所述的发电装置，其中，
所述受电天线具备：具有互不相同的输入阻抗的多个谐振器，
所述受电侧控制部选择所述多个谐振器中的一个，并在选择出的谐振器中通电流，由此使所述受电天线的输出阻抗变化。
23.根据权利要求13或14所述的发电装置，其中，
所述环境变量包含表示所述发电部中的太阳光的辐射照度的变量。
24.根据权利要求13或14所述的发电装置，其中，
所述环境变量包含表示所述发电部中的温度的变量。
25.根据权利要求13或14所述的发电装置，其中，
将由所述环境条件传感部测量出的所述环境变量通过无线向所述受电侧控制部发送。
26.根据权利要求1、2、4～9、11～14、16～22中任一项所述的发电装置，其中，
所述发电部是太阳能发电部。
27.根据权利要求26所述的发电装置，其中，
所述太阳能发电部是利用了晶体硅类的太阳能发电部。
28.根据权利要求26所述的发电装置，其中，
所述太阳能发电部以及所述送电天线设置于建筑物的外侧，所述受电天线设置于所述建筑物的内部。
29.根据权利要求26所述的发电装置，其中，
所述太阳能发电部、所述送电天线以及所述受电天线设置于建筑物的外部，
将所述送电天线的至少一部分与所述受电天线的至少一部分按照相对的方式配置。
30.根据权利要求1、2、4～9、11～14、16～22、27～29中任一项所述的发电装置，其中，
当将所述振荡部的升压比设为Voc，所述送电天线中的电感设为L1，所述受电天线中的电感设为L2，所述送电天线和所述受电天线之间的耦合系数设为k时，满足(L2/L1)≥4(k/Voc)2。
31.根据权利要求30所述的发电装置，其中，
所述整流部的输出电压处于200～300V的范围内。
32.一种发电系统，具备多个发电装置，其中，
将包含于所述多个发电装置中的至少2个发电装置的输出侧端子并联连接，
所述至少2个发电装置分别是权利要求1、2、4～9、11～14、16～22、27～29、31中任一项所述的发电装置。
33.一种无线电力传输装置，具备：
振荡部，其将第1直流能量变换成某一频率(f0)的射频能量；
送电天线，其送出所述射频能量；
受电天线，其接受由所述送电天线送出的所述射频能量的至少一部分；
整流部，其将由所述受电天线接受的所述射频能量变换成第2直流能量；
送电侧控制部，其通过使所述振荡部的输入阻抗根据输出所述第1直流能量的发电部的输出阻抗的变动而变化，来使所述振荡部的输入阻抗与所述发电部的输出阻抗匹配；
测量部，其测量所述发电部的输出电流以及输出电压；和
振荡部阻抗匹配部，该振荡部阻抗匹配部设置于所述振荡部和所述送电天线之间，使所述送电天线的输入阻抗与所述振荡部的输出阻抗匹配，
所述送电天线是串联谐振电路，
所述受电天线是并联谐振电路，
所述送电天线的谐振频率(fT)以及所述受电天线的谐振频率(fR)均被设定为与所述射频能量的频率(f0)相等，
所述送电侧控制部根据由所述测量部测量出的所述输出电流以及所述输出电压来检测所述发电部的输出阻抗的值，
且所述送电侧控制部通过使所述振荡部阻抗匹配部的输入阻抗根据所述发电部的输出阻抗的变动而变化，来使所述振荡部阻抗匹配部的输入阻抗与所述振荡部的输出阻抗匹配。
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