摘要无线电力传输(WPT)技术的最新进展为消费者和行业提供了更方便,高效和智能的电动汽车(EV)和智能设备(SDS)(例如智能手机,无人机,机器人和物联网)的收费。WPT已被采用,以免手工频繁地进出充电。仅凭重型电池就无法解决所有移动物体的饥饿能量问题,最终应该为此充电。在本教程中,首先简要介绍了包括电感功率传递(IPT)在内的WPT的基本原理,并解释了主要的WPT理论,例如耦合线圈模型,Gyrator电路模型,磁性镜像模型和一般统一的动态词曲模型。电动汽车的WPT进展得到了广泛的解释,它们分类为固定的电动汽车(SCEV)和道路驱动电动汽车(RPEV)。SCEV由于便利性和安全性而变得越来越吸引人。此外,由于电动汽车市场份额和可再生能源的市场份额迅速增加,电动汽车和网格的互操作性变得非常重要。电动汽车不再是简单的能源消费者,而是电网的能源提供者。WPT是一种有前途的解决方案,可以在停放时自动将电动汽车与网格连接。这是SCEV作为可互操作系统的灵活手段的潜在贡献。详细解决了线圈设计,大容忍度充电,补偿电路和异物检测(FOD)问题。也总结了全球技术发展的最新进展。rpevs没有严重的电池问题,例如大,重,昂贵且昂贵的电池组以及较长的充电时间,因为它们在移动时直接从道路上获得电源。通过创新的半导体开关,更好的线圈设计,巷道构造技术和更高的操作频率的优点,已提高了WPTSS的功率转移能力,效率,电磁场(EMF),气隙,大小,重量和成本。引入了WPT的最新进展。SD的WPT中的进步被解释了,根据操作环境,它们彼此之间的不同。智能手机是WPT中最成功的应用程序,现在正在不断发展,以获得太空中的更多收费自由。由于分布式和物联网的多种性质,WPT的广泛领域非常具有挑战性。各种动力水平和耐力时间的各种无人机和机器人需要具有足够快速的充电速度,并具有位置自由度。最近的技术发展将解释。解决了WPT问题的未来,其中包括可互操作的无线电动汽车,更长的距离IPT,3D无线充电器和合成的磁场聚焦(SMF)。
WPT系统的耦合系数公式为:$$ k = \ frac {m} {\ sqrt {l_t \ times l_r}} $$ ..WPT的效率随耦合系数的提高。当一个线圈的所有磁通线切开第二个线圈的所有磁通线时,就会发生完美的耦合(k = 1),从而导致相互电感等于两个个体电感的几何平均值。这会导致满足关系$$ \ frac {v_1} {v_2} = \ frac {n_1} {n_2} $$的感应电压。图11提出了一种动画可视化,展示了磁通密度对发射器和接收器线圈之间气隙距离变化的响应。参数AC磁研究生动地证明了反相关关系:随着气隙距离的增加,磁通量密度达到二次线圈的降低,反之亦然。
自 1977 年以来,能源与环境政策研究中心 (CEEPR) 一直是麻省理工学院能源与环境政策研究的焦点。CEEPR 提倡严谨、客观的研究,以改善政府和私营部门的决策,并通过与全球行业伙伴的密切合作确保其工作的相关性。利用麻省理工学院无与伦比的资源,附属教职员工和研究人员以及国际研究伙伴为与能源供应、能源需求和环境相关的广泛政策问题进行实证研究做出了贡献。作为研究评论,其中表达的观点仅代表作者的观点。有兴趣的人士可以直接联系作者,以获取对其评论的进一步反馈。
高频无线电力传输技术特刊 无线电力传输 (WPT) 技术在众多新兴应用中越来越重要,包括交通电气化、电网、消费电子、医疗和太空。其非接触性质使其在高温、水下、地下和外层空间等具有挑战性的环境条件下具有优势。当前 WPT 系统的性能与开关频率密切相关,开关频率是功率容量、功率密度和效率的关键决定因素。随着宽带隙和超宽带隙器件 (WBG 和 UWBG) 的快速发展,最新的半导体能够在高功率水平下实现高开关频率,从而为 WPT 系统提供能量。此外,大多数关于高频 WPT 的单独报告都没有考虑如何在批量生产中制造谐振器,而单个谐振器是针对测试进行调整的,这不适合工业批量生产。本期特刊积极征集针对广泛功率水平范围内高频 WPT 技术的前沿研究贡献。通过展示最新进展,我们旨在突破当前限制当代 WPT 系统频率和功率水平的界限。我们邀请研究人员为此做出贡献,并促进这一充满活力的领域的进一步创新。
• M. Marques da Silva、R. Dinis、G.、Martins,“关于采用功率排序 NOMA 技术的 LDPC 编码大规模 MIMO 方案的性能”,MDPI 应用科学 11 (18),8684,2021 年 9 月 17 日,(https://doi.org/10.3390/app11188684)
图 3-1. 缅因湾水深测量 ...................................................................................................................................................... 4 图 3-2. 深水条件下海上风能传输链路的典型组件* ........................................................................................ 6 图 3-3. 半潜式(左)和驳船式(右)浮动 OSP 概念 ............................................................................................. 7 图 3-4. 浮动变电站的设计概念 ............................................................................................................................. 8 图 3-5. 深水固定基础类型 ............................................................................................................................................. 9 图 3-6. 水下海上变电站概念 ............................................................................................................................. 11 图 3-7. 典型的海上 HVAC 径向链路 ............................................................................................................................. 12 图 3-8. 典型的海上 HVDC 径向链路 ............................................................................................................................. 12 图 3-9. 根据传输距离选择交流还是直流 ............................................................................................................. 13 图 3-10.图 3-11. 基于 VSC-HVDC 的输电技术的可用额定值 ............................................................................................................. 15 图 3-11. 电缆传输功率-距离曲线 ............................................................................................................................. 17 图 4-1. 定制(径向)传输示意图* ............................................................................................................................. 19 图 4-2. 捆绑式海上输电设计* ............................................................................................................................. 20 图 4-3. 具有海上平台互连的海上电网* ............................................................................................................. 21 图 4-4. 典型的协调输电规划流程 ............................................................................................................. 22
传输线上的电流受到电线和其他硬件的物理特性的限制。如果超过限制,传输线将过热或以其他方式失败。在美国大多数地区,功率流到越来越大的传输线的组合。小线上的限制会堵塞传输系统,使较大的传输线显着未充分利用。它是连接到狭窄的宽水管的电气。当宽管带有大量水时,与狭窄管道的连接会导致水备份和洪水。有解决洪水的解决方案,例如将多个狭窄管道连接到大型管道,或者使用泵通过这些额外的较小的管道加速水。同样,技术可以扩大或重定向传输系统上的堵塞点。
摘要 — 我们在此介绍我们在原子模型求解器 ATOMOS 中实现的先进 DFT-NEGF 技术,以探索新型材料和器件(特别是范德华异质结晶体管)中的传输。我们描述了使用平面波 DFT、随后进行 Wannierization 步骤和原子轨道 DFT 的线性组合的方法,分别导致正交和非正交 NEGF 模型。然后,我们详细描述了我们的非正交 NEGF 实现,包括非正交框架内的 Sancho-Rubio 和电子-声子散射。我们还介绍了从第一原理中提取电子-声子耦合并将其纳入传输模拟的方法。最后,我们将我们的方法应用于新型 2D 材料和器件的探索。这包括2D材料选择和动态掺杂FET,以实现最终的小型化MOSFET,vdW TFET的探索,特别是可以实现高导通电流水平的HfS 2 /WSe 2 TFET,以及通过金属半导体WTe 2 /WS 2 VDW结型晶体管的肖特基势垒高度和传输的研究。
高压传输电网是一个复杂,相互联系且相互依存的系统,负责向客户提供安全,可靠和成本效益的电力。在美国,传输系统由三个不同的电网或“互连”组成:东部互连,西部互连和一个较小的网格,其中包含大部分德克萨斯州。这三个系统之间的关系较弱,可以充当权力传输,但它们在很大程度上依靠独立系统保持稳定和可靠。与陈旧的资产一起,主要来自1960年代和1970年代,电力系统正在发展,从主要可靠,可靠和可变的产生来源(例如煤炭,天然气,天然气和水力发电)组成,到气候依赖的发电量的增长百分比到增加的百分比。所有这些一代来源都在很大程度上依赖于高压传输线,变电站和分销网格,以将电力带给客户。原始的垂直集成系统设计很简单,遵循生成到向客户分发的传输之路。派遣生成以满足可变客户需求的集中式控制范式正在通过更大的分布式能源部署(在传输和分配水平上)进行挑战,这可能不会遵循上述传统路径。这意味着今天的电力客户可能是明天的一代来源,如果风或太阳能资产在其私人财产上。客户现在可以成为电源的事实意味着他们不必完全依靠自己的公用事业来满足他们的需求,并且可以将电力卖给公用事业。但是,如果公用事业公司和私人拥有的一代无法产生足够的电力来满足所需的负载,则该公用事业仍必须维护向客户的电力基础设施。这将导致额外的公用事业支出,而没有任何进一步的客户收入,尽管该安排在公用事业公司管理由极端天气或其他问题引起的停电时有助于电网弹性和客户安全。电动汽车采用的越来越多也引入了电力需求增长。由于电动汽车(EV)充电需求是可移动的,因此对电动系统上的何处可能会实时出现的差异。满足这种电动汽车需求是对系统设计师和电网运营商的独特挑战,可以管理实时操作,系统增长和基础设施改进。这些广泛的系统变化产生了需要高级解决方案,以帮助解决现代运营挑战,并解决与老年基础设施相关的局限性和风险。当今运行中的传输系统是电力输送系统的骨干,它连接了所有网格资源,并充当电力从发电到需求的途径。高级传输技术,再加上先进的计算和高级动态情境意识,是一套工具,可以帮助解决传输挑战,提高电力传递的效率和有效性,并提高系统的可靠性和弹性。