电力电子是我的主要研究领域。在这个学科中,我一直致力于与双向无线电力传输 (WPT)、可再生能源电网整合、永磁电动机/发电机设计和控制以及电力转换器相关的各种开发和研究项目。目前,我专注于 V2G 应用的电动汽车 (EV) 双向无线充电、电动渡轮 (EF) 的有线和无线快速充电、高功率转换器、能源管理以及减轻电动汽车充电对电网的影响。
传统充电方法涉及将电缆与电动电动电缆进行物理连接,这可能会带来风险,尤其是在不利的天气条件下,导致在堵塞和拔下拔下的情况下引起火花。此限制限制了电动汽车在某些环境中的适用性,例如机场和汽油站附近的环境。因此,人们对更灵活,更方便的充电方法(尤其是无线充电技术)的兴趣越来越大。Tesla,BMW和Nissan等主要公司已开始开发配备无线充电功能的电动汽车,从而消除了对笨重电缆的需求。这种无线或感应的方法不仅可以减轻与物理连接相关的风险,还可以促进创新的可能性,例如在驾驶时充电设备。无线电力传输(WPT)的概念可以追溯到19世纪后期,由尼古拉·特斯拉(Nikola Tesla)开创了无线照明灯泡的开创性。特斯拉在紧密间隔但分离的金属板之间利用高频AC电位为灯泡供电,这标志着无线充电技术的开始。然而,未解决的技术挑战,例如较长距离的低功率密度和效率,阻碍了WPT技术的广泛采用。
电动汽车(EV)现在通常被认为对将来向智能运输过渡至关重要。最大的好处是它们对降低碳排放的贡献。与常规车辆相比,电动汽车具有降低噪声,经济维护和零污染的优点。但对于电动汽车而言,旅行范围和充电过程是主要问题。充电电池所需的时间更多,一次为更多的车辆充电很困难。根据此视角,无线电源传输(WPT)是计算EV跳闸距离并减少电池充电所需时间的实用方法。因此,在此提议的系统中,无线充电器允许EV自动充电而无需电线。要通过电磁感应在两个电路之间共享电能,无线充电设备需要电磁场。接收器线圈安装在下面的车辆中,并将发射器线圈固定在地面上。当将主交流电源提供给发射器线圈时,它通过相互感应将电能传递到接收器线圈,并在转换器的帮助下将电能传递给电池。在MATLAB/SIMULINK中模拟了WPT对EV的配置,并通过此建议的系统分析了其具有数学计算的物理参数。
Acronym/Abbreviation Definition AC Alternating Current AM Air Mass AOCS Attitude and Orbit Control System BOL Beginning Of Life CASSIOPeiA Constant Aperture, Solid-State, Integrated orbital Phased Array CEI Comitato Elettrotecnico Italiano CIGS Cu(In,Ga)Se2 CPV Concentrated Photovoltaics CW Continuous Wave DC Direct Current DSN Deep Space Network EN European Standards EOL End Of Life EPC电子电力调节器ESA欧洲航天局欧盟欧盟FNBW第一零束宽度geo地球地理轨道GPS地面发电站 Solar Cells MR-SPS Multi-Rotary joints SPS MV Medium Voltage MVA Megavoltampere MW Megawatt NASA National Aeronautics and Space Administration NREL National Renewable Energy Laboratory PAE Power Added Efficiency PCE Power Conversion Efficiency PSCs Perovskite Solar Cells PV Photovoltaic PVA Photovoltaic Assembly RF Radio Frequency RTG Radioisotope Thermal Generator SBSP太空太阳能SCS太阳能电池SSPA固态功率放大器SPS太阳能卫星SPS-Alpha SPS通过任意大的相分支阵列TAS THALES ALENIA SPACE TRL技术就绪水平W WTT WPT WPT WIRESS
使用卫星到卫星系统的无线电力传输 (WPT) 技术是一种宝贵而便捷的技术,用于在太空太阳能卫星 (SSPS) 和卫星之间以及潜在的即将到来的行星际任务之间无线传输电力。这种直接传输提供了一种可能的解决方案,可以为卫星提供持续、方便和无限的能源供应,以帮助取代传统的电力储存,并减轻重量,最终降低发射卫星的成本。卫星行业传统上使用光伏电池和核发电机来满足航天器所需的电力。目前的发电和有效管理系统占卫星质量的 10-25%。能源卫星 (E-Sat) 的基于激光的 WPT 概念可以克服重大问题。这种一致的想法可以应用于航天器,通过开发一个名为能源轨道 (E-Orbit) 的 E-Sat 星座来为范围内的航天器提供足够的电力。它将增加令人印象深刻的性能和使用寿命。此外,创建 1600 个 E-Sat 星座以满足低地球轨道的电力需求。总体效率变化取决于激光器、发射器、传输距离和光伏电池的选择,就像在无线通信网络中提高信息的最大传输效率一样。因此,总体而言,卫星间电力传输系统设计在实践中具有充分的指导方针。该技术的开发和演示有助于实现太空太阳能卫星将千兆瓦可再生能源传输到地球的想法。
这被提供给振荡器馈电磁控管。磁控管的微波功率输出被引导到抛物面反射器天线阵列中,以便传输到接收端天线。为了补偿自由空间中的大量损失,空间传播和接收端的信号强度以及转换效率。天线以阵列形式连接,基于 FM 运行的信号无线电控制反馈系统为磁控管提供适当的控制信号,使其输出电平随着接收端的消费者需求而波动。通过使用高转换效率的直流到交流投资者和更高额定值的 Scotty 二极管来增加天线阵列的方向性,可以提高 WPT 系统的整体效率。
电动汽车技术的兴起,以及改进的充电基础设施和电网集成,将在未来十年中大大推动EV的采用。无线充电由于无火花操作,环境适应性和对无人设置的适用性而引起了巨大的兴趣。本文为电动汽车提供了无线充电技术的详细概述,强调了其增强能源性能,降低环境足迹,降低生命周期成本以及提高便利性和操作安全性的潜力。无线电力传输(WPT)技术因其有希望的好处而脱颖而出,有望在电动汽车上获得更绿色,更有效的未来。
传统的有线电力传输方法是电气时代进步的基石,因其可靠性而被广泛采用。通过传输电缆,来自重要来源的能源为各行各业提供能源。然而,随着技术的进步和人类生活方式的演变,传统有线传输的缺点变得越来越明显:刚性、兼容性问题(例如与植入式医疗设备)和偶尔的安全风险。因此,人们越来越迫切地希望使用无线电力传输 (WPT) 来消除充电过程中对物理连接的需要。无线电力传输 (WPT) 正沿着两条主要途径发展:近场技术,如电容式电力传输 (CPT) 和电感式电力传输 (IPT),以及远场技术,如太阳能卫星 (SPS) 概念。SPS 最初由美国国家航空航天局 (NASA) 在 20 世纪 70 年代提出,被设想为太空中的太阳能转换器,将电力传输到地球。在长距离电力传输中,SPS 技术可以采用各种策略。日本宇宙航空研究开发机构 (JAXA) 已开展了大量实际应用研究。与激光电力传输 (LPT) 相比,微波电力传输 (MPT) 系统在传输和接收方面通常具有更高的效率,且大气衰减更低。本文主要关注对微波电力传输 (MPT) 系统的全面回顾。印度电网的输配电损耗居全球首位,世界资源研究所 (WRI) 估计为 27%,而印度各政府部门报告的数字超过 40%。这些损失源于电网的技术效率低下和普遍存在的盗窃行为。利用最先进的技术为这一紧迫问题提供了可行的解决方案。
这些设备通常用于治疗患有心律失常(心律不齐)的患者。然而,它们存在电源限制。目前的植入式起搏器采用锂碘电池,使用寿命为 5 至 10 年或更长时间 - 平均约 7 年。一旦电池完全耗尽,必须建议患者更换新的起搏器,这可以通过手术完成。为了克服这一限制,引入了电感耦合无线电力传输 (IC-WPT)。IC-WPT 的工作原理是磁感应,电导体中磁场的变化会产生电动势。采用可充电锂碘电池的 IC-WPT 技术可以解决我们的电源问题。它还避免了与手术和术后感染相关的风险。
解决方案将集成用于能量收集的多端口整流天线、电源管理单元 (PMU)、微控制单元 (MCU)、RF 收发器模块和传感器。 关键组件是多端口整流天线系统。它从蜂窝和无线系统收集环境 RF 能量以提供直流电源,即使在光线不足和黑暗的室内或嵌入式环境中也是如此。 为了补充低 RF 能量区域的环境 RF 能量,无线电力传输 (WPT) 还可以与独立 RF 源 (>900 MHz) 一起使用以补充 RF 环境。 PMU 用于合并多个输入功率并将其重新分配给多个输出负载。PMU 系统可以容纳具有不同电压规格的传感器或收发器。在 IoT 传感器节点中,功率流以 μW 到 mW 为单位。
