专利名称：电力电网有线供电、基站发射和有源无线接收电能的方法
技术领域：
本发明涉及电力电网有线供电、基站发射和有源无线接收电能的方法，通过电力电网有线供电系统装置基站发射系统装置和有源无线接收电能系统装置实现。
背景技术：
1873年英国科学家麦克斯韦建立了麦克斯韦方程组，之前经过法拉第、安培、和高斯等人研究的成果形成定理，其中麦克斯韦认为电磁能以波的形式存在即电磁波。在日常生活中，用水做个物理实验，把水盛在圆形容器里，在容器底部或底部周围开一个或若干个孔，装上阀门，当你打开阀门时，水就会流出，阀门口越大，水的流量就越大，阀门越多，水的流量就越多，这时我们观察水平面就会发现水产生了一个或若干个大小不同的涡流，在空气中，水位越高，压力就越大，流量越大，涡流就越大，水位和压力，流量和 涡流是成正比的，水位和涡流，压力和流量，就形成不了正反比。而是根据阀门来控制涡流的，如果水盛在容器里，不让它流出，能否产生涡流呢，回答是肯定的。如果在水里面放置化学原料(不考虑化学变化)，物质料，是否能和水一起流出呢？只要有足够的空间渠道，完全是可以的，物理上只是改变了它的形状而已。而电和水有许多相同之处，电有电流,水有水流，电在空气中有磁通密度,水在空气中也有湿度。电流有密度，水流也有比重。水能在空气中喷散，电也能在空气中传送，水在人类中带来了幸福和灾难，电也是一样，只是人类怎样去开发，利用，克服和防范它。在物理上在导电物体中由感应引起的电流为涡流，电磁波中,磁通有密度，电流也有密度，所以我们在电磁波中采用体积积分的方法对电磁进行散射。举例来说，电灌站里有一台或多台水泵通过电动机，柴汽油机等把江河水库的水抽到地面上输送出去，通过地沟水渠或者管道排流出去到农田或者需要水的地方，如果通过地沟水渠排流产生地漏，水损耗大，水资源低，如果采用管道排流，损耗就小了，几乎为零，水资源利用率高。电灌站抽出的水是大自然水，可供需要自然水的地方使用，如果既需要大量的自然水又需要少量的净化水呢，这也不难办，只要在电灌站增设净水设备，通过架设或地埋管道采用并排或同一管道隔开输送就可以了。从现有的专利技术分析，无线供电和无线接收，尤其是日本索尼公司申请的发明专利“供电装置、受电装置、无线供电装置和无线输电方法”，采用的是磁共振及磁感现象及有源发射和无源接收，它有一定的方向性和距离短的局限性这一缺点，虽然发射电压电流是一定的，但接收电能受距离影响产生电压波动，及长距离电压低，短距离电压高。特别是对移动受电体很难接收到稳定的电能或根本无法接收，效率低。本发明基于上述电灌站的原理，采用有线供电、基站发射和有源无线接收电能的方法，基本上解决了这一难题，它集磁感与多频成份为一体来增大振源波和电能同步进行大功率长距离有线传送，通过基站达到有源无线接收电能的目的。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种电力电网有线供电、基站发射和有源无线接收电能的方法。本发明所要解决的技术问题采用以下技术方案来实现电力电网有线供电、基站发射和有源无线接收电能的方法，包括电力电网有线供电系统装置，所述有线供电系统装置由特种发电设备、无线数字信号发生器、多频成份数字复合波形器、PWM (脉冲宽度调制)和电能产生电路；整形，整压，稳频和滤波电路装置；阻抗匹配系统、控制系统和传送电路三板块构成。所述特种发电设备包括火力发电,水力发电,风力发电,太阳能发电装置,均为直流电压，或交流发电机转换成直流电，它发出二路直流高压，一路是主电源电压，另一路辅助电源电压。
所述主电源电压和辅助电源电压均为一至三组。所述主电源电压经整形整压滤波到电能产生电路。所述辅助电源电压经整形整压滤波后除输送到有线供电网外，经DC/DC转换供给有线供电系统装置提供工作电压。所述整形，整压，稳频和滤波电路装置为整形器、整压器、滤波器和稳频器。所述传送电路为功率电能输送电路，电压频率信号传送电路。所述整形器、整压器、滤波器主要是对来自特种发电设备发出的主电源电压和辅助电源电压进行整形、整压和滤波。所述多频成份数字复合波形器，经DC/DC转换供给多频成份数字复合波形器对无线数字信号进行组合，产生复合波形。所述PWM (脉冲宽度调制)，经DC/DC转换供给PWM进行复合波形调控。 所述稳频器，滤波器，对来自于多频成份数字复合波形器进行稳频过滤，以及对主电源电压进行再滤波。所述电能产生电路，是一个大功率的电能产生模块并且对来自前级的数字波形信号归纳后产生二种频率波，一是电能量电磁波，二是数字信号频率波，由电能产生电路产生的二种频率波连同辅助电源电压经阻抗匹配系统和控制系统以及功率电能输送电路，电压频率信号传送电路，输送到有线供电网。所述特种发电设备将直流电压通过整形器、整压器和滤波器进行整形、整压，一部分传输到稳频和滤波电路装置，一部分经过DC/DC转换至无线数字发生器中，通过无线数字信号进入多频成份数字复合波形器内调整复合波形。将直接输送至所述稳频和滤波电路装置中经过频率和波形转化后的电源电压同所述稳频和滤波电路装置中收到多频成份数字复合波形器传输来的复合波形电源电压，联同多频成份数字复合波形器产生的复合波形并经过PWM (脉冲宽度调制)进行复合波形调控后进入电能产生电路中，将电能产生电路与阻抗匹配系统、控制系统和传送电路板块相连通。所述电能在经过阻抗匹配系统后，经由控制系统后传输到功率电能输送电路、电压频率信号传送电路，并将所述传送电路同带屏蔽层的电缆有线供电网连接。所述有线供电网连接基站，所述的基站数量为I-N个共同构成了基站发射系统装置。
在所述电力电网有线供电系统装置中，所述有线供电系统装置还可以基于国家供电网电力系统，通过电网高压，经AC/AC转换至低通滤波网络，低通滤波网络和整流滤波电路连通，将直流电压一路和特种发电设备供电线相连，另一路经DC/DC转换直接连入无线数字信号发生器，并入特种发电设备、无线数字信号发生器、多频成份数字复合波形器和电能产生电路；整形，整压，稳频和滤波电路装置；阻抗匹配系统、控制系统和传送电路板块后完成对基站的有线供电。还包括基站系统发射装置，所述基站系统发射装置接入来自电能传送系统的有线供电网，并接入阻抗匹配器和电磁耦合器，经过功率分配器，功率匹配器，发射电路进行无线功率发射。所述发射电路包括电能功率发射电路发射器、电压频率信号发射器和发射天线、发射线圈。 所述基站系统发射装置中接入阻抗匹配器和电磁耦合器，对电能进行一次电磁耦合，二次电能量发射。所述电磁耦合器耦合的电能量经功率分配和功率匹配器到达下一级。所述来自功率匹配器的电能量功率和电压频率信号经驱动电路供应下一级进行发射同时由另一级运算放大器进行功率电流推动发射电路进行发射。还包括有源无线接收电能系统装置，所述有源无线接收电能系统装置包括接收天线、线圈，电能量接收电路，微处理器(CPU)，数字信号接收器，转换器，运算放大器，电能供给电路，整压、稳压电路，供电控制电路和移动受电体负载。所述有源无线接收电能系统装置中可提供两种电压，一种是直流电压，二是不同频率的交流电压。所述转换器是进行D/A和A/D转换之分。所述数字信号接收器通过接收天线接收来自基站向空气中发射的电压数字信号。所述电压数字信号信号经CPU发出的信号来推动电能量接收电路。所述电能量接收电路通过接收线圈接收基站向地面上空气中发射的电能量，频率波经CPU进行微处理再进行A/D转换，接收的电能量直接进入电能量供给电路。所述数字信号接收器接收的频率信号经D/A转换再次进入CPU输出至A/D转换。所述A/D转换的数字电压经运算放大器输出至电能供给电路，经运算放大器和电能接收电路输出的电压功率和电能量功率到电能量供电电路合并成直流或交流电压功率经稳压电路供电控制电路连接到移动受电体负载。当移动受电体没有电池组，就要外加充电电池组以便给整个无线接收系统装置提供工作电压，在无线接收电能系统装置工作时供电控制电路除给移动受电体负载提供电压功率的同时，还可给充电电池组进行充电，依次循环。本发明的有益效果是具有六大独特之处一、它可定向或不定向发射与接收；二、发射与接收时，它可穿透所有非金属材料和物，包括水上，水里面，水底下，地面上，空气中，空中以及塑料，墙壁，建筑物，玻璃，木板等；三、可对固定体，移动体，移动行驶体进行无线供电或充电；四、可提供单相，二相，三相交流电压或一组，二组，三组直流电压
五、除用特殊发电设备外，还可采用国家电网；六、用特种发电设备或国家供电网通过一个基站对单个体进行无线供电。
图I为本发明电力电网有线供电系统装置示意图；图2为本发明基站发射系统装置示意图； 图3为本有源无线接收电能系统装置示意图；图4为本发明接收天线或线圈的结构示意图；图5为本发明另一种接收天线或线圈的结构示意图；图6为本发明另一种接收天线或线圈的结构示意图；图7为本发明另一种接收天线或线圈的结构示意图。
具体实施例方式为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合水的特征，结合本发明的技术方案来进一步阐述本发明。电和水有许多相同之处，电有电流，水有水流，电在空气中有磁通密度，水在空气中也有湿度。电流有密度，水流也有比重。水能在空气中喷散，电也能在空气中传送。电力电网有线供电、基站发射和有源无线接收电能的方法是基于电力电网有线供电系统装置基站发射系统装置和有源无线接收电能系统装置来实现的。有线供电网就像电灌站中排水流道，采用地沟水渠排水，产生外漏，以及空气蒸发损耗大，如果采用管道输送外漏少，损耗就很微了，所以有线供电网里有多频成份的数字复合波，必须有金属屏蔽层组成的有线供电网以扼制对外辐射和对外界的干扰。其中有线供电系统装置由特种发电设备、无线数字信号发生器、多频成份数字复合波形器、P丽和电能产生电路；整形，整压，稳频和滤波电路装置；阻抗匹配系统、控制系统和传送电路三板块构成。特种发电设备包括火力发电，水力发电，风力发电，太阳能发电装置，均为直流发电机或交流发电机转换成直流电，发出二路直流高压，一路是主电源电压，另一路辅助电源电压。主电源电压经整形整压滤波到电能产生电路。辅助电源电压经整形整压滤波后除输送到有线供电网外，经DC/DC转换供给有线供电系统装置提供工作电压。其中整形，整压，稳频和滤波电路装置为整形器、整压器、滤波器和稳频器。传送电路为功率电能输送电路，电压频率信号传送电路。整形器、整压器、滤波器主要是对来自特种发电设备发出的主电源电压和辅助电源电压进行整形、整压和滤波。多频成份数字复合波形器，经DC/DC转换供给多频成份数字复合波形器对无线数字信号进行组合，产生复合波形。PWM，经DC/DC转换供给PWM进行复合波形调控。稳频器，滤波器，对来自于多频成份数字复合波形器进行稳频过滤，以及对主电源电压进行再滤波。电能产生电路，是一个大功率的电能产生模块并且对来自前级的数字波形信号归纳后产生二种频率波，一是电能量电磁波，二是数字信号频率波，由电能产生电路产生的二种频率波连同辅助电源电压经阻抗匹配系统和控制系统以及功率电能输送电路，电压频率信号传送电路，输送到电缆有线供电网。
将特种发电设备将直流电压通过整形器、整压器和滤波器进行整形、整压，一部分传输到稳频和滤波电路装置，一部分经过DC/DC转换至无线数字发生器中，通过无线数字信号进入多频成份数字复合波形器内调整复合波形。再将直接输送至所述稳频和滤波电路装置中经过频率和波形转化后的电源电压同所述稳频和滤波电路装置中收到多频成份数字复合波形器传输来的复合波形，联同多频成份数字复合波形器产生的复合波形并经过PWM进行复合波形调控后进入电能产生电路中，将电能产生电路与阻抗匹配系统、控制系统和传送电路板块相连通。电能在经过阻抗匹配系统后，经由控制系统后传输到功率电能输送电路、电压频率信号传送电路，并将所述传送电路同带屏蔽层的电缆有线供电网连接。有线供电网连接基站，所述的基站数量为I-N个共同构成了基站发射系统装置。在电力电网有线供电系统装置中，有线供电系统装置还可以基于国家供电网电力系统，通过电网高压，经AC/AC转换至低通滤波网络，低通滤波网络和整流滤波电路连通，将一路直流电压和特种发电设备供电线相连，另一路经DC/DC转换直接连入无线数字信号 发生器，并入特种发电设备、无线数字信号发生器、多频成份数字复合波形器和电能产生电 路；整形，整压，稳频和滤波电路装置；阻抗匹配系统、控制系统和传送电路板块后完成对基站的有线供电。基站系统发射装置，接入来自电能传送系统的有线供电网，并接入阻抗匹配器和电磁耦合器，经过功率分配器，功率匹配器，发射电路进行无线功率发射。在特定的情况下，水龙头流出的水必须经过盛水的容器和机械式带动，产生涡流流散出去。那么它流散出的水面积就小(局限性)。能否把水的面积和喷洒距离在扩大呢？我们采用把盛水容器架起来，高度待定，在底下再放置一个相等或更大一点的盛水容器接下水源，通过水泵，在泵压的作用下，把水向空气中喷洒，它喷洒的面积更大，距离更远。因此发射电路包括电能功率发射电路发射器、电压频率信号发射器和发射天线、发射线圈。基站系统发射装置中接入阻抗匹配器和电磁耦合器，对电能进行一次电磁耦合，二次电能量发射。其中电磁耦合器耦合的电能量经功率分配和功率匹配器到达下一级。将来自功率匹配器的电能量功率和电压频率信号经驱动电路供应下一级进行发射同时由另一级运算放大器进行功率电流推动发射电路进行发射。有源无线接收电能系统装置包括接收天线、线圈，电能量接收电路，微处理器(CPU),数字信号接收器，转换器，运算放大器，电能供给电路，整压、稳压电路，供电控制电路和移动受电体负载，有源无线接收电能系统装置中可提供两种电压，一种是直流电压，二是不同频率的交流电。其中转换器是进行D/A和A/D转换之分。数字信号接收器通过接收天线接收来自基站向空气中发射的电压数字信号。电压数字信号信号经CPU发出的信号来推动电能量接收电路。电能量接收电路通过接收线圈接收基站向地面上空气中发射的电能量，频率波经CPU进行微处理再进行A/D转换，接收的电能量直接进入电能量供给电路。数字信号接收器接收的频率信号经D/A转换再次进入CPU输出至A/D转换。A/D转换的数字电压经运算放大器输出至电能供给电路，经运算放大器和电能接收电路输出的电压功率和电能量功率到电能量供电电路合并成直流或交流电压功率经稳压电路供电控制电路连接到移动受电体负载。当移动受电体没有电池组，就要外加充电电池组以便给整个无线接收系统装置提供工作电压，在无线接收电能系统装置工作时供电控制电路除给移动受电体负载提供电压功率的同时，还可给充电电池组进行充电，依次循环。从而实现可定向或不定向发射与接收，并用特种发电设备或国家供电网通过一个基站对单个体进行无线供电。以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术 人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
权利要求
1.电力电网有线供电、基站发射和有源无线接收电能的方法，其特征在于 包括电力电网有线供电系统装置， 包括基站系统发射装置， 有源无线接收电能系统装置， 所述有线供电系统装置由特种发电设备、无线数字信号发生器、多频成份数字复合波形器、PWM和电能产生电路；整形，整压，稳频和滤波电路装置；阻抗匹配系统、控制系统和传送电路三板块构成； 所述基站系统发射装置接入来自电能传送系统的有线供电网，并接入阻抗匹配器和电磁耦合器，经过功率分配器，功率匹配器，发射电路有源集成天线线圈进行无线功率发射； 所述有源无线接收电能系统装置包括有源集成接收天线、线圈，电能量接收电路，CPU,数字信号接收器，转换器，运算放大器，电能供给电路，整压、稳压电路，供电控制电路和移动受电体负载。
2.根据权利要求I所述方法，其特征在于所述特种发电设备包括火力发电，水力发电，风力发电，太阳能发电装置，均为直流电压，或交流发电机转换成直流电，并发出二路直流高压，一路是主电源电压，另一路辅助电源电压，所述主电源电压和辅助电源电压均为一至三组。
3.根据权利要求2所述方法，其特征在于所述主电源电压经整形整压滤波到电能产生电路。
4.根据权利要求2所述方法，其特征在于所述辅助电源电压经整形整压滤波后除输送到有线供电网外，经DC/DC转换供给有线供电系统装置提供工作电压。
5.根据权利要求I所述方法，其特征在于所述整形，整压，稳频和滤波电路装置为整形器、整压器、滤波器和稳频器，所述整形器、整压器、滤波器主要是对来自特种发电设备发出的主电源电压和辅助电源电压进行整形、整压和滤波；所述稳频器，滤波器，对来自于多频成份数字复合波形器进行稳频过滤，以及对主电源电压进行再滤波。
6.根据权利要求I所述方法，其特征在于所述传送电路为功率电能输送电路，电压频率信号传送电路。
7.根据权利要求I所述方法，其特征在于所述多频成份数字复合波形器，经DC/DC转换供给多频成份数字复合波形器对无线数字信号进行组合，产生复合波形，所述PWM经DC/DC转换供给PWM进行复合波形调控。
8.根据权利要求I所述方法，其特征在于所述电能产生电路，是一个大功率的电能产生模块并且对来自前级的数字波形信号归纳后产生二种频率波，一是电能量电磁波，二是数字信号频率波，由电能产生电路产生的二种频率波连同辅助电源电压经阻抗匹配系统和控制系统以及功率电能输送电路，电压频率信号传送电路，输送到有线供电网。
9.根据权利要求8所述方法，其特征在于所述有线供电网连接基站，所述的基站数量为I-N个共同构成了基站发射系统装置。
10.根据权利要求I所述方法，其特征在于所述发射电路包括电能功率发射电路发射器、电压频率信号发射器和发射天线、发射线圈。
11.根据权利要求I所述方法，其特征在于所述电磁耦合器耦合的电能量经功率分配和功率匹配器到达下一级。
12.根据权利要求11所述方法，其特征在于所述来自功率匹配器的电能量功率和电压频率信号经驱动电路供应下一级进行发射同时由另一级运算放大器进行功率电流推动发射电路进行发射。
13.根据权利要求I所述方法，其特征在于所述有源无线接收电能系统装置中可供两种电压，一种是直流电压，二是不同频率的交流电压。
14.根据权利要求I所述方法，其特征在于所述转换器是进行D/A和A/D转换之分，数字信号接收器通过接收天线接收来自基站向空气中发射的电压数字信号，电压数字信号信号经CPU发出的信号来推动电能量接收电路。
15.根据权利要求14所述方法，其特征在于所述电能量接收电路通过接收线圈接收基站向地面上空气中发射的电能量，频率波经CPU进行微处理再进行A/D转换，接收的电能量直接进入电能量供给电路。
16.根据权利要求14所述方法，其特征在于所述数字信号接收器接收的频率信号经D/A转换再次进入CPU输出至A/D转换，所述A/D转换的数字电压经运算放大器输出至电能供给电路，经运算放大器和电能接收电路输出的电压功率和电能量功率到电能量供电电路合并成直流或交流电压，功率经稳压电路供电控制电路连接到移动受电体负载。
全文摘要
电力电网有线供电、基站发射和有源无线接收电能的方法，包括电力电网有线供电系统装置，所述有线供电系统装置由特种发电设备、无线数字信号发生器、多频成份数字复合波形器、PWM和电能产生电路；整形，整压，稳频和滤波电路装置；阻抗匹配系统、控制系统和传送电路三板块构成。通过电力电网有线供电系统装置基站发射系统装置和有源无线接收电能系统装置实现供电体和受电体之间完成可定向或不定向发射与接收，并可用特种发电设备或国家供电网通过一个基站对单个受电体进行无线供电。
文档编号H02J17/00GK102946153SQ20121042415
公开日2013年2月27日 申请日期2012年10月30日 优先权日2011年12月20日
发明者许有洪 申请人:许有洪