CN106160251B - 一种无线输电系统的接收端 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种无线输电系统的接收端，无线输电接收端包括：输出端、第三电感、第四电感和第二电容；第四电感两端连接输出端，第三电感一端连接第二电容第一极板，第三电感另一端接地；第三电感的接地端接收大地的电流，通过第三电感和第七电感和第二电容调谐振，第三电感和第四电感互感，向输出端输出甚低频电流。本发明接收低频电升高频率后的甚低频电，以大地自身作为导体，实现地球上的任意陆地能达到的地方输电，通过谐振电路的将甚低频电转换为低频电，让工业级别的无线输电成为现实。本发明有效降低了输电成本。

Description

一种无线输电系统的接收端

技术领域

本发明涉及一种无线输电系统的接收端，属于电力技术领域。

背景技术

电力系统是将自然界的一次能源通过发电动力装置(主要包括锅炉、汽轮机、发电机及电厂辅助生产系统等)转化成电能，再经输、变电系统及配电系统将电能供应到各负荷中心，通过各种设备再转换成动力、热、光等不同形式的能量，为地区经济和人民生活服务。

电力系统主要由：发电、变电、输电、配电、用电等几个部分组成。在电力系统的每一部分都包含了许多待改进的技术。输电部分作为电力系统的中间部分，也是电力系统的一个重要的部分，而且它与电力系统的各个方面都联系紧密，是能量产生，传输，管理的重要环节。发电厂与电力负荷中心通常都位于不同地区。在水力、煤炭等一次能源资源条件适宜的地点建立发电厂，通过输电可以将电能输送到远离发电厂的负荷中心，使电能的开发和利用超越地域的限制。

目前，按照输送电流的性质，输电分为交流输电和直流输电。19世纪80年代首先成功地实现了直流输电。但由于直流输电的电压在当时技术条件下难于继续提高，以致输电能力和效益受到限制。19世纪末，直流输电逐步为交流输电所代替。交流输电的成功，迎来了20世纪电气化社会的新时代。20世纪60年代以来直流输电又有新发展，与交流输电相配合，组成交直流混合的电力系统。

传统的电能传输主要是靠导线或导体进行传送，在发电、输电、用电这些复杂的环节中，要使用大量的导线、杆塔、变电设备和换流设备、对电网的日常维护也是离不开的。无线输电作为一种特殊的输电方式，利用无线电传输电力能量，在电力输送过程中的诸多环节省略，使电能变得更为经济。无线输电相对于传统的输电在特定的场合有其突出的优势，发展前景十分美好。但现有的无线输电方式仅仅实现了短距离、低能量的输电(无线充电等)，但在长距离高能量输电尚未实现，有诸多难点需要克服。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：如何实现工业级别远距离无线输电。

为实现上述的发明目的，本发明提供了一种无线输电系统的接收端，所述无线输电接收端包括：输出端、第三电感、第四电感和第二电容；

所述第四电感两端连接所述输出端，所述第三电感一端连接第二电容第一极板，所述第三电感另一端接地；

第三电感的接地端接收大地的电流，通过第三电感和第二电容调谐振，第三电感和第四电感互感，向所述输出端输出甚低频电流。

其中较优地，还包括降压电路，

所述降压电路连接在所述无线输电接收端和所述用电端之间用于降低接收的电压。

其中较优地，所述无线输电接收端还包括降频电路；

所述降频电路连接在所述无线输电接收端的输出端与所述用电端之间，用于将所述无线输电接收端输出的甚低频电流降频至低频电流。

其中较优地，所述降频电路包括：第四电容和第二电力高频打火器；

所述第二电力高频打火器的第一端连接所述第四电感的第一端，所述第二电力高频打火器的第二端连接所述输出端的第一端和所述第四电容的第一极，所述第四电容的第二机连接所述第四电感的第二端和所述输出端的第二端。

其中较优地，还包括第七电感；

所述第七电感与所述第三电感串联；所述第八电感与所述四电感串联。

其中较优地，无线输电接收端还设置有第二过流保护单元，第一过流保护单元设置在用电端与无线输电接收端的输出端之间。

其中较优地，所述第二电容的第一极均为球形电极或环形电极，所述第二电容的第一电极与大地构成第二电容。

本发明提供的无线输电系统，将低频电升高频率后，通过谐振电路的发射出去，以大地自身作为导体，实现地球上的任意陆地能达到的地方输电，让工业级别的无线输电成为现实。通过本发明有效降低了输电成本。

附图说明

图1是本发明无线输电系统接收端输电原理示意图；

图2是本发明无线输电系统的接收端增加降压电路结构示意图；

图3是本发明无线输电系统的接收端增加降频电路结构示意图；

图4a、图4b是本发明无线输电系统的接收端增加微调电感电路结构示意图；

图5是本发明无线输电系统的接收端增加过流保护电路结构示意图；

图6是本发明无线输电系统的接收端球形电极示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

如图1所示，本发明提供一种无线输电系统的接收端，无线输电接收端包括：输出端、第三电感、第四电感和第二电容；第四电感两端连接输出端，第三电感一端连接第二电容第一极板，第三电感另一端接地；第三电感的接地端接收大地的电流，通过第三电感和第二电容调谐振，第三电感和第四电感互感，向输出端输出甚低频电流。下面对本发明提供的无线输电系统的接收端展开详细的说明。

如图2所示，为了进一步降低在输电过程中的电路损耗，在无线输电发射端还设置有升压电路。升压电路连接在输入端和无线输电发射端之间用于提高输电电压。同样地与无线输电发射端对应，在无线输电接收端还设置有降压电路，降压电路连接在无线输电接收端和用电端之间用于降低接收的电压。

如图3所示，在本发明中，根据电磁波的传输原理，在地面，电磁波的传播是以空气为通信媒质，它几乎没有损耗，电磁波频率可选取高频、超高频，因此，其辐射效率高，天线物理尺寸短，体积小。而穿透地层的电磁波是在损耗较大的煤层和岩石层中传播，工作频率必须降到甚低频段(VLF)乃至音频段(VF)，才能有一定的穿透能力。电磁波的频率越低，媒质的电导率Ρ越小，衰减速度越慢，越有利于能量的传送。而现有的发电机组发出的电是50Hz。而这样的低频率在大地传输过程中容易受到干扰，不利于电能的远距离传输。为了在不改变现有的低频发电机组的前提下，使现有的低频发电机组发出的低频电也能通过无线输电系统传输需要在发电机与无线输电系统之间设置升频电路，升频电路用于将发电机组发出的低频电升频至甚低频，后通过无线输电发射端的输入端进入无线输电系统。同样的，无线输电接收端接收输出的电也是甚低频电，在普通设备上无法正常使用，需要对无线输电接收端接收输出的电降低频率，因此需要在无线输电接收端设置降频电路。降频电路连接在无线输电接收端的输出端与用电端之间，用于将无线输电接收端输出的甚低频电流降频至低频电流。降频电路包括：第四电容和第二电力高频打火器；第二电力高频打火器的第一端连接第四电感的第一端，第二电力高频打火器的第二端连接输出端的第一端和第四电容的第一极，第四电容的第二极连接第四电感的第二端和输出端的第二端。

如图4a所示，在不同地域条件下各种环境因素影响无线输电系统的接收端，为了步提高本无线输电系统的接收端实用性，在不同地域条件下对第四电感调节，所述无线输电接收端还可以设置第二电感调节电路，该第二电感调节电路第七电感；所述第七电感与所述第三电感串联。在本发明中第七电感优选是可调电感。

如图4b所示，为了进一步保证本一种无线输电系统的接收端适用在不同地域条件下，在不同地域条件下对第三电感、第四调节，所述无线输电发射端还可以设置第二电感调节电路，该第二电感调节电路第七电感和第八电感；所述第七电感与所述第三电感串联；所述第八电感与所述四电感串联。在本发明中第七电感、第八电感优选是可调电感。本发明根据阻抗的变化通过可调电感调谐，以适应不同地域条件下的无线输电。

如图5所示，为了进一步保证本无线输电系统的接收端的安全性，在无线输电发射端还设置有第一过流保护单元，第一过流保护单元设置在发电机与无线输电发射端的输入端之间。同样地在无线输电接收端还设置有第二过流保护单元，第二过流保护单元设置在用电端与无线输电接收端的输出端之间。

如图6所示第二电容的第一极均为球形电极或环形电极，所述第二电容的第一电极与大地构成第二电容。球形电极或环形电极在野外安装时相对于面型电极更稳定，球形电极优于环形电极。

本发明提供的无线输电系统的接收端，通过甚低频电流传输能量，甚低频无线传输是与基于单线输电原理相似，单线输电的导线参数最终可以等效成一个电阻加一个电抗。而本发明用大地做导体，大地相当于唯一的导线。发射端和接收端等效成一个电阻和一个电抗

由于本发明提供的接收端的地址可以任意选定，发射端的振荡因子等于大地和接收端的振荡因子之和。以湖北利川地区的为例，如果单相输2兆瓦的电，输电频率为20kh，相距3.75千米，通过计算发射端和接收端，每相的电压为220kv，等效电阻为243欧，把地球等效成单线有效电流为15.7安左右，损耗为百分之3左右。对本发明而言，由于本发明通过发射端将电能转换为甚低频电流，通过大地作为传输电能的导体，发射端和接收端之间阻抗与发射端和接收端之间的地理距离影响不大，微小的变化可以在调谐中解决。无论发射端和接收端远近，大地阻抗在调谐过程等效成阻抗。因此，无论输电距离有多远，通过本发明提供的输电系统输电都优于现有的输电方式。

综上所述，本发明提供的无线输电系统的接收端，接收低频电升高频率后的甚低频电，以大地自身作为导体，实现地球上的任意陆地能达到的地方输电，通过谐振电路的将甚低频电转换为低频电，让工业级别的无线输电成为现实。本发明有效降低了输电成本。

以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。

Claims (3)

1.一种无线输电系统的接收端，其特征在于，

所述无线输电接收端包括：输出端、第三电感、第四电感和第二电容；

所述第四电感两端连接所述输出端，所述第三电感一端连接第二电容第一极板，所述第三电感另一端接地；

第三电感的接地端接收大地的电流，通过第三电感和第二电容调谐振，第三电感和第四电感互感，向所述输出端输出甚低频电流；

所述无线输电接收端还包括降频电路；

所述降频电路连接在所述无线输电接收端的输出端与用电端之间，用于将所述无线输电接收端输出的20kHz甚低频电流降频至低频电流；

所述无线输电接收端还包括第七电感和第八电感；

所述第七电感与所述第三电感串联；所述第八电感与所述第四电感串联；所述第七电感为可调电感，且所述无线输电接收端和大地的振荡因子之和为无线输电发射端的振荡因子，以使得无线输电接收端的地址任意选定；

其中，所述第二电容的第一极为球形电极或环形电极，所述第二电容的第一电极与大地构成第二电容；

所述降频电路包括：第四电容和第二电力高频打火器；

所述第二电力高频打火器的第一端连接所述第四电感的第一端，所述第二电力高频打火器的第二端连接所述输出端的第一端和所述第四电容的第一极，所述第四电容的第二极连接所述第四电感的第二端和所述输出端的第二端。

2.如权利要求1所述的无线输电系统的接收端，其特征在于，还包括降压电路，

所述降压电路连接在所述无线输电接收端和所述用电端之间用于降低接收的电压。

3.如权利要求1所述的无线输电系统的接收端，其特征在于，

无线输电接收端还设置有第二过流保护单元，第二过流保护单元设置在用电端与无线输电接收端的输出端之间。

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