CN111371086A - 一种利用一根导线输电的系统及方法 - Google Patents

一种利用一根导线输电的系统及方法 Download PDF

Info

Publication number
CN111371086A
CN111371086A CN201911144108.7A CN201911144108A CN111371086A CN 111371086 A CN111371086 A CN 111371086A CN 201911144108 A CN201911144108 A CN 201911144108A CN 111371086 A CN111371086 A CN 111371086A
Authority
CN
China
Prior art keywords
frequency
electric field
transformer
tesla
power
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201911144108.7A
Other languages
English (en)
Inventor
许校嘉
申屠嘉辉
胡新跃
葛国安
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hengdian Group DMEGC Magnetics Co Ltd
Original Assignee
Hengdian Group DMEGC Magnetics Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hengdian Group DMEGC Magnetics Co Ltd filed Critical Hengdian Group DMEGC Magnetics Co Ltd
Priority to CN201911144108.7A priority Critical patent/CN111371086A/zh
Publication of CN111371086A publication Critical patent/CN111371086A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/10—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using inductive coupling
    • H02J50/12—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using inductive coupling of the resonant type
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/20—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using microwaves or radio frequency waves

Abstract

本发明公开了一种利用一根导线输电的系统及方法，系统包括依次相连的调频调谐电路、特斯拉升压变压器、一根输电导线、特斯拉降压变压器和整流电路，调频调谐电路输入端与电源输出端相连，整流电路输出端与用电设备相连。方法包括：调频调谐电路调节电压频率；特斯拉升压变压器将电能转化为高频强振荡电场并传输；特斯拉降压变压器接收高频强振荡电场并转化为电能；整流电路转换电能为用电设备所需电压和频率。通过送电电路和受电电路调节电压和频率，利用特斯拉升压变压器将电能转换成高频强振荡电场，使用一根导线使高频强振荡电场沿着导线有方向地传播，降低了大量的线路成本，同时降低电能在导线传输过程中的电能损耗，提高了输电效率。

Description

一种利用一根导线输电的系统及方法
技术领域
本发明涉及电力传输领域，尤其涉及一种利用一根导线输电的系统及方法。
背景技术
生活中到处都有用电设备，电力传输是将电能输送给用电设备的首要前提，高效、高功率、低损耗的电能传输是我们一直追求的目标。目前绝大部分的电力输送系统都是利用导线回路或者利用大地形成回路来传输电能，这种输电方式在输电时导线中存在较大电流，使得导线上的电能损耗较大，导致输电效率低，造成了巨大的资源浪费。
发明内容
本发明主要解决原有的输电时线路成本高、电能损耗较大的技术问题，提供一种利用一根导线输电的方法，使用送电电路和受电电路调节电压和频率，利用特斯拉升压变压器将电能转换成高频强振荡电场，使用一根导线使高频强振荡电场沿着导线有方向性地传播，降低了大量的线路成本，同时降低电能在导线传输过程中的电能损耗，提高了输电效率。
本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：一种利用一根导线输电的系统，包括依次相连的调频调谐电路、特斯拉升压变压器、一根输电导线、特斯拉降压变压器和整流电路，所述调频调谐电路输入端与电源输出端相连，整流电路输出端与用电设备相连。
作为优选，所述的特斯拉升压变压器的一端与输电导线相连，另一端与自身电容相连。特斯拉变压器的特点是电磁共振，它可以在共振频率下将初级线圈的能量传输到次级线圈上，使次级线圈上的能量不断升高，从而得到一个很强的高频振荡电场。从麦克斯韦方程组我们可以知道传递能量的电流分为传导电流和位移电流，传导电流是通过电子的移动传递能量，而位移电流是通过变化的电场传递能量。位移电流密度表示为：
Figure BDA0002281707620000021
由公式能够看出电场变化得越快，位移电流密度越大，也就是说电场越强频率越高，位移电流传递的能量越大。
作为优选，所述的特斯拉降压变压器的一端与输电导线相连，另一端与自身电容相连。接收端的特斯拉变压器在共振频率下不断地将高频强振荡电场的能量转换成普通电能，并将电能输送给整流电路。
作为优选，所述的输电导线替换为导电材料、介电材料和电容器。电场的传播不需要形成回路，而且在真空中也可以传播，使用导线是为了使振荡电场沿着导线有方向性地传播，因此导电材料、介电材料和电容器也能替代导线。
一种利用一根导线输电的方法，包括以下步骤：
(1)将电源接入调频调谐电路；电源输出端与调频调谐电路输入端相连，使得输出电流先经过调频调谐电路。
(2)调频调谐电路调节电压频率；使电源频率与后续电路参数匹配。
(3)特斯拉升压变压器将电能转化为高频强振荡电场；
(4)使用一根输电导线传输高频强振荡电场；
(5)特斯拉降压变压器接收高频强振荡电场并转化为电能；
(6)整流电路将电能转换成用电设备需要的电压和频率。根据用电设备需求对电压和频率进行调整。
作为优选，所述的步骤(2)调频调谐电路1通过调节电压频率，使特斯拉变压器达到谐振状态。
作为优选，所述的步骤(4)输电导线传输电能时的工作电压和工作频率按照需求调节。
本发明的有益效果是：使用送电电路和受电电路调节电压和频率，利用特斯拉升压变压器将电能转换成高频强振荡电场，使用一根导线使高频强振荡电场沿着导线有方向性地传播，降低了大量的线路成本，同时降低电能在导线传输过程中的电能损耗，提高了输电效率。
附图说明
图1是本发明的一种电路原理连接结构框图。
图2是本发明的一种电能传输原理图。
图中1调频调谐电路，2特斯拉升压变压器,3输电导线,4特斯拉降压变压器,5整流电路。
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。
实施例：本实施例的一种利用一根导线输电的系统，如图1和图2所示，包括依次相连的调频调谐电路1、特斯拉升压变压器2、一根输电导线3、特斯拉降压变压器4和整流电路5。调频调谐电路输入端与电源输出端相连，整流电路输出端与用电设备相连。特斯拉升压变压器的一端与输电导线相连传输高频强振荡电场，另一端与自身电容相连。特斯拉降压变压器的一端与输电导线相连接收高频强振荡电场，另一端与自身电容相连。输电导线替换为导电材料、介电材料和电容器。电场的传播不需要形成回路，而且在真空中也可以传播，使用导线是为了使振荡电场沿着导线有方向性地传播，因此导电材料、介电材料和电容器也能替代导线。
一种利用一根导线输电的方法，包括以下步骤：
(1)将电源接入调频调谐电路，电源输出端与调频调谐电路输入端相连，使得输出电流先经过调频调谐电路。
(2)调频调谐电路通过调节电压频率，使特斯拉变压器达到谐振状态。
(3)特斯拉升压变压器将电能转化为高频强振荡电场；特斯拉变压器的特点是电磁共振，它可以在共振频率下将初级线圈的能量传输到次级线圈上，使次级线圈上的能量不断升高，从而得到一个很强的高频振荡电场。从麦克斯韦方程组我们可以知道传递能量的电流分为传导电流和位移电流，传导电流是通过电子的移动传递能量，而位移电流是通过变化的电场传递能量。位移电流密度表示为：
Figure BDA0002281707620000041
由公式能够看出电场变化得越快，位移电流密度越大，也就是说电场越强频率越高，位移电流传递的能量越大。
(4)使用一根输电导线传输电压升高后的电能，输电导线传输电能时的工作电压和工作频率按照需求调节。接收端的特斯拉变压器在共振频率下不断地将高频强振荡电场的能量转换成普通电能，并将电能输送给整流电路。
(5)特斯拉降压变压器接收高频强振荡电场并转化为电能。
(6)整流电路将电压降低的电能转换成用电设备需要的电压和频率。根据用电设备需求对电压和频率进行调整。

Claims (7)

1.一种利用一根导线输电的系统，其特征在于，包括依次相连的调频调谐电路、特斯拉升压变压器、一根输电导线、特斯拉降压变压器和整流电路，所述调频调谐电路输入端与电源输出端相连，整流电路输出端与用电设备相连。
2.根据权利要求1所述的一种利用一根导线输电的系统，其特征在于，所述特斯拉升压变压器的一端与输电导线相连，另一端与自身电容相连。
3.根据权利要求1所述的一种利用一根导线输电的系统，其特征在于，所述特斯拉降压变压器的一端与输电导线相连，另一端与自身电容相连。
4.根据权利要求1所述的一种利用一根导线输电的系统，其特征在于，所述输电导线替换为导电材料、介电材料和电容器。
5.一种利用一根导线输电的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将电源接入调频调谐电路；
(2)调频调谐电路调节电压频率；
(3)特斯拉升压变压器将电能转化为高频强振荡电场；
(4)使用一根输电导线传输高频强振荡电场；
(5)特斯拉降压变压器接收高频强振荡电场并转化为电能；
(6)整流电路将电能转换成用电设备需要的电压和频率。
6.根据权利要求1所述的一种利用一根导线输电的方法，其特征在于，所述步骤(2)调频调谐电路1通过调节电压频率，使特斯拉变压器达到谐振状态。
7.根据权利要求1所述的一种利用一根导线输电的方法，其特征在于，所述步骤(4)输电导线传输电能时的工作电压和工作频率按照需求调节。
CN201911144108.7A 2019-11-20 2019-11-20 一种利用一根导线输电的系统及方法 Pending CN111371086A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911144108.7A CN111371086A (zh) 2019-11-20 2019-11-20 一种利用一根导线输电的系统及方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911144108.7A CN111371086A (zh) 2019-11-20 2019-11-20 一种利用一根导线输电的系统及方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN111371086A true CN111371086A (zh) 2020-07-03

Family

ID=71211339

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201911144108.7A Pending CN111371086A (zh) 2019-11-20 2019-11-20 一种利用一根导线输电的系统及方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111371086A (zh)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104993613A (zh) * 2015-06-24 2015-10-21 南阳理工学院 一种利用单电容实现电场共振的无线电能传输装置
CN105958477A (zh) * 2016-05-16 2016-09-21 大连理工大学 一种自动确定单线电能传输系统最佳工作频率的方法
CN106208412A (zh) * 2016-07-20 2016-12-07 大连理工大学 一种利用空间共振电场的单导线电力传输系统
CN106208413A (zh) * 2016-07-20 2016-12-07 大连理工大学 一种利用空间共振电场的单导线与无线混合式电力传输系统
RU2614987C1 (ru) * 2016-02-18 2017-04-03 Дмитрий Семенович Стребков УСТРОЙСТВО И СПОСОБ ПЕРЕДАЧИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ (Варианты)
CN108400582A (zh) * 2018-02-05 2018-08-14 大连理工大学 一种基于特斯拉高压线圈短接的单导线电能传输系统

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104993613A (zh) * 2015-06-24 2015-10-21 南阳理工学院 一种利用单电容实现电场共振的无线电能传输装置
RU2614987C1 (ru) * 2016-02-18 2017-04-03 Дмитрий Семенович Стребков УСТРОЙСТВО И СПОСОБ ПЕРЕДАЧИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ (Варианты)
CN105958477A (zh) * 2016-05-16 2016-09-21 大连理工大学 一种自动确定单线电能传输系统最佳工作频率的方法
CN106208412A (zh) * 2016-07-20 2016-12-07 大连理工大学 一种利用空间共振电场的单导线电力传输系统
CN106208413A (zh) * 2016-07-20 2016-12-07 大连理工大学 一种利用空间共振电场的单导线与无线混合式电力传输系统
CN108400582A (zh) * 2018-02-05 2018-08-14 大连理工大学 一种基于特斯拉高压线圈短接的单导线电能传输系统

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Д.С.斯特列勃科夫等: "农村地区单导线输电系统", 《农村电气化2001年第6期》 *
张泽然: "利用单导线和空间电场的电能传输技术研究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库工程科技Ⅱ辑(电子期刊)》 *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10103581B2 (en) Wireless power transmission system
CN103414261B (zh) 变耦合系数磁共振无线电能传输系统及方法
Lee et al. Recent progress in mid-range wireless power transfer
CN103477537A (zh) 用于高效率可变电力发送的设备和方法
CN103299512A (zh) 无线电力输送装置
CN104539061A (zh) 一种电能发射端、无线电能传输装置和无线电能传输方法
CN104993613A (zh) 一种利用单电容实现电场共振的无线电能传输装置
CN105186720A (zh) 一种发射线圈结构及应用其的无线电能发射端
CN105186705A (zh) 一种高效率的电能发射端、非接触电能传输装置和电能传输方法
CN101369743A (zh) 一种新型无线电源装置
US9196419B2 (en) Wireless electric power transmission apparatus
Zhuo et al. Multiple receivers wireless power transfer systems using decoupling coils to eliminate cross-coupling and achieve selective target power distribution
CN204858755U (zh) 一种高效率的电能发射端和非接触电能传输装置
CN111371086A (zh) 一种利用一根导线输电的系统及方法
CN102270886B (zh) 一种级联无线充电装置
CN204334131U (zh) 一种电能发射端和无线电能传输装置
CN115313692B (zh) 基于集总元件及其寄生效应实现的小型化微波整流电路
CN203339812U (zh) 一种基于无线电能传输技术的高压取电及供电系统
CN205029441U (zh) 一种发射线圈结构及应用其的无线电能发射端
CN104052137A (zh) 一种大功率无线电力传输系统
CN109921523B (zh) 基于ss拓扑的磁谐振无线能量传输系统
CN103346626B (zh) 副端电容选频的多负载无线能量传输装置
CN109728655A (zh) 变拓扑结构磁耦合谐振无线电能传输系统及方法
Sukma et al. Design and simulation of 145 kHz wireless power transfer for low power application
US10644541B2 (en) Transformer and power supply board

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20200703