[发明专利]无线电力传输单元、发电机和具有无线电力单元的发电系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种取代电磁感应或电磁波的传播而利用磁共振耦合来以无线方式传输电力的磁共振耦合无线电力传输单元。本发明还涉及一种通过磁共振耦合无线电力传输使由例如太阳能电池等发电部生成的电能的电压上升的发电机和发电系统。

背景技术

在一般的太阳能发电系统中，采用将多个太阳能电池(以下简称为“电池”)排列于金属框内，将单元间相互连接起来的“太阳能电池模块”。在太阳能电池模块(以下简称为“模块”)的前面设置玻璃板，各电池在与大气隔离而密封的状态下工作。通过铺设这样的太阳能电池模块，从而能构筑太阳能发电系统。

然而，这种太阳能发电系统的使用并未普及，因为这些电池和模块的制造成本过高，这是对于其引入的一个主要障碍。除此之外，也不能忽视铺设电池和模块来构成系统的成本较高这样的问题。由于铺设作业越是在高的地方，越危险且成本越高，这是太阳能发电系统的进一步普及的一个严重问题。另外，当在不是新建的建筑物中引入太阳能发电系统的情况下，难以安装用于将建筑物外的太阳能发电部与建筑物内部的电子设备相连接的布线，这也是传统的太阳能发电系统的一个大问题。

如后面所述，所以在传统的太阳能发电系统中，由于各个电池的输出电压较低，为了得到操作电子设备所需的足够高的电压，需要连接多个太阳能电池。多个连接点处的可靠性的降低也成为导致使系统整体的长期可靠性降低的决定性因素。另外，如果这些模块和线缆随着长期使用而发生劣化，它们的替换物也应当被安装在那样的高度上。因此，维护成本也是不可忽视的。

作为能够克服该问题的一种传统的太阳能发电机，提出了一种从建筑物外部经由建筑物的墙壁以无线方式提供能量的电力系统(例如，参照专利文献1)。该电力供给系统通过电磁感应方式发送穿过墙壁的RF(射频)能量。

另一方面，专利文献2公开了一种穿过两个谐振器之间的空间从一个谐振器向另一个谐振器(反之亦然)传送能量的新型无线能量传送装置。该无线能量传送装置经由在围绕这两个谐振器的空间内产生的谐振频率的振动能量的短暂尾部(evanescent tail)而将两个谐振器彼此耦合，由此以无线方式传送振动能量。

引用列表

专利文献

专利文献1：日本专利申请待审公开No.2006-136045(实施例5和图16)

专利文献2：美国专利申请公开No.2008/0278264(图12和14)。

发明内容

(技术问题)

然而，专利文献1公开的电力系统不能解决太阳能发电器件自身的问题，即从各个电池输出的电压低。在太阳能发电领域中，由于其高能量转换效率而目前广泛使用的基于晶体硅的太阳能电池的输出电压Vc在0.5V左右。例如，如果需要将来自太阳能发电部的直流输出变换为交流电，一般的功率调节器的操作效率响应于300Vdc左右的输入电压而最大化。这是以高效率进行该变换的原因，应当通过将数百个电池串联连接从而将太阳能发电部的输出电压提高到300V左右。另外，如果连接至作为普通的家庭配电系统的三线单相电网系统(工作电压为100V或200V)，可以通过功率调节器使太阳能发电部的输出电压升压到200倍或更多。考虑到这样大地升高电压所导致的电力效率的降低，优选地仍是串联连接很大数量的电池以尽可能升高太阳能发电部的输出电压。

应当注意，即使不在该太阳能发电系统中将直流电压变换为交流电，也会出现类似的问题。例如，在当今吸引了大量关注的直流供电系统中，其工作电压会是48Vdc或在300至400Vdc的范围内。这就是为何当需要向直流供电系统提供太阳能时需要将数十个至数百个太阳能电池串联连接在一起的原因。

然而，串联连接的电池或模块的个数越大，由于所谓的“局部遮挡”(即，安装区的一部分进入遮挡处)或者由于待安装的那些电池或模块中的一部分的特性发生劣化，越容易导致系统整体性能的降低。为了克服这样的问题，通常采用应对措施，例如在每一个模块内引入旁路二极管。这种措施不是优选的，因为在该情况下会产生过多热量或成本急剧增加。同时，即使当需要采用具有升压功能的一般的DC/DC转换器进行升压时，也难以实现能大幅降低串联连接的电池的数目的足够高的升压比。

提供本发明的优选实施例，以克服传统系统中的上述问题。因此，本发明的一个目的在于提供一种能够有效地增大发电部的低输出电压的无线电力传输单元。

(解决问题的技术方案)