发电系统具备多个发电模块(10)、和将这些模块固定到被固定物(1)上的模块固定装置(20)。各发电模块(10)具备具有生成直流能量的发电元件的发电模块主体(101)和送电部(200)。送电部(200)具有将直流能量变换为频率f0的RF能量的振荡器(103)及接收RF能量的输入后作为谐振磁场向空间送出的送电天线(107)。送电天线(107)是串联连接了第1电感器及第1电容元件的串联谐振电路，受电天线(109)是并联连接了第2电感器及第2电容元件的并联谐振电路。在将振荡器的升压比设为Voc、第1电感器的电感设为L1、第2电感器的电感设为L2、所述送电天线与所述受电天线之间的耦合系数设为k时，满足(L2/L1)≥4(k/Voc)2。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及代替电磁感应或电磁波的传播而利用谐振磁场稱合(Resonant magnetic coupling)以无线方式传输电力的谐振磁场稱合型的非接触电力技术。此外,本专利技术涉及通过谐振磁场耦合型的非接触电力传输使由太阳能电池等发电部生成的电能的电压上升的发电系统。
技术介绍
近几年，对太阳能发电的关注逐渐升温。最近，还出现了在大面积区域内铺设了多个太阳能发电元件(太阳能电池以下，有时简称为“电池单体”)的大功率发电厂。在一般的太阳能发电系统中，使用在金属性的模块框体内排列多个电池单体并互相连接了电池单体之间的“太阳能电池模块”。在太阳能电池模块(以下，有时简称为“模块”)的前表面设置玻璃板，各电池单体在通过树脂与大气隔离的状态下工作。通过铺设这种太阳能电池模块，从而能够构筑太阳能发电系统。在导入这种太阳能发电系统的基础上，模块或功率调节器等构成要素的制造成本高成为一种障碍，但是作为导入障碍，也不能无视铺设模块来构成系统的成本高的问题。如果考虑到在高处进行作业，则铺设作业危险且成本高，因此这对于太阳能发电系统的进一步普及造成了深刻的问题。如后述那样，由于各个电池单体的输出电压低，因此在现有技术中的太阳能发电系统中，为了输出电子设备的动作所需的电压、和用于进行售电的电网电压，需要串联连接多个电池单体。在被串联连接的太阳能电池单体的一部分发生了故障的情况、或部分处于背阴的情况下，会出现系统整体的输出电力降低这样的问题。此外，存在多个连接处成为导致长期可靠性降低的较大的要因。此外，更换在长期工作中已劣化的模块或连接布线时，也需要在高处的作业。因此，还存在导致系统整体的维持成本上升的问题。为了不在模块表面部分性形成背阴，而在模块背面侧配置模块端子，且模块端子之间的布线连接也必须在模块背面侧进行。另一方面，为了争取发电量，应该无间隙地铺满模块。进而，模块近几年持续趋于大面积化，且在高处连接模块之间的布线作业变得更危险且更困难。作为现有技术中的太阳能发电装置的一例，提出了以无线方式从屋外经由墙壁材料向屋内供给能量的电力系统(例如，参照专利文献I)。在该电力供给系统中，通过电磁感应方式实现了借助墙壁的RF(高频)能量传输。此外，作为现有技术中的太阳能发电装置的一例，提出了简易连接模块之间的方案(参照专利文献2)。在该电力供给系统中，应用电磁感应技术，串联、并联连接了模块。另一方面，专利文献3公开了在2个谐振器之间隔着空间传输能量的新的无线能量传输装置。在该无线能量传输装置中，借助在谐振器的周边空间产生的谐振频率的振动能量的泄漏(evanescent tail)来使2个谐振器稱合,从而以无线(非接触)方式传输振动能量。在先技术文献专利文献专利文献I :日本特开2006-136045号公报(第5实施方式、图16)专利文献2 :日本特开平9-275644号公报(图4、5)专利文献3 :美国专利申请公开第2008/0278264号说明书(图11B、图14)非专利文献非专利文献I :P. Tenti, L. Malesani, L. Rossetto, “Optimum Control ofN-Input K-Output Matrix. Converters,，，IEEE Transactions on PowerElectronics,Vol. 7,no. 4, pp. 707-713, October. 1992.
技术实现思路
专利技术要解决的技术问题在专利文献1、2所记载的应用了电磁感应技术的太阳能发电系统中，无法解决电池单体输出为低电压这样的太阳能发电设备所固有的问题。在太阳能发电领域中，目前，因能量变换效率高而被广泛使用的晶体硅系的I个太阳能电池(电池单体)的输出电压Vc是 0. 5V左右，是极低的。例如，在将来自太阳能发电部的直流输出变换为200V左右的交流的情况下，在使一般的变换电路(功率调节器)的动作效率最大化进而要求低失真特性时，最低也需要350Vdc以上的输入电压。结果，为了将太阳能发电部的输出电压提高至350V左右，需要几百个电池单体的串联连接结构。另外，在太阳能发电系统内不进行从直流到交流的频率变换的情况下，也能产生同样的问题。即使是以往备受关注的直流供电系统，研究其使用的电压也是48Vdc、或者 300 400Vdc的大小。因此，即使是直流供电系统，也仍然需要串联连接几十个到几百个电池单体。在系统内被串联连接的电池单体或模块的个数越多，当铺设区域的一部分处于背阴时(局部阴影)、或当在所铺设的电池单体或模块的一部分出现了特性劣化时，越容易导致系统整体的性能降低。一般而言，为了回避上述的问题，向模块内导入旁路二极管，但是却会导致发热或成本增加等问题，因此鉴于此点并不是优选的。另一方面，在利用具有升压功能的一般性DC/DC转换器来进行升压的情况下，也难以在越能大幅降低被串联连接的电池单体个数的情况下越是高效地实现高的升压比。 此外，专利文献2的无线能量传输装置中的升压特性仅仅是由现有的变压器技术所带来的升压特性，在解决本专利技术问题方面也不够充分。此外，在专利文献1、2所采用的电磁感应技术中，RF能量从送电天线可到达受电天线的距离是非常小的值，而且对于与送电天线和受电天线的对置面平行的相对位置偏差的容许度过低等，导致在实际的结构中很难进行高效率的传输。此外，在现有的电磁感应技术范围内可利用的变压器特性仅仅是理想上的现有的变压器特性，想要实现输入输出电压高的升压，必须将线圈比设定为极高的值。此外，专利文献3的无线能量传输装置中的升压特性也仅仅是由现有的变压器技术所带来的升压特性，在解决本专利技术问题方面也不够充分。用于解决技术问题的技术方案本专利技术的发电系统具备多个发电模块、和在被固定物上固定所述多个发电模块的模块固定装置。所述多个发电模块的每一个具备发电模块主体，其具有生成直流能量的发电元件；和送电部，其被安装于所述发电模块主体，且具有将所述直流能量变换为频率f0 的RF能量的振荡器、以及从所述振荡器接收RF能量的输入后作为谐振磁场向空间送出的送电天线。所述模块固定装置具备第I固定部件，其固定所述多个发电模块；多个受电天线，每一个受电天线与所述多个发电模块的一个模块对应，并接受由所对应的所述送电天线送出的所述RF能量的至少一部分；和第2固定部件，其固定所述多个受电天线。所述第 I固定部件及所述第2固定部件按照各受电天线和与所述受电天线对应的送电天线至少有一部分对置的方式，分别固定所述多个发电模块及所述多个受电天线。所述发电系统还具备并行合成所述多个受电天线的输出的合成部。所述送电天线是串联连接了第I电感器及第I电容元件的串联谐振电路，所述受电天线是并联连接了第2电感器及第2电容元件的并联谐振电路。所述送电天线的谐振频率fT及所述受电天线的谐振频率fR都被设定为等于所述RF能量的频率f0，在将所述振荡器的升压比设为Voc、第I电感器的电感设为LI、第 2电感器的电感设为L2、所述送电天线与所述受电天线之间的耦合系数设为k时，满足(L2/ LI) ^ 4(k/Voc)2。本专利技术的另一发电系统具备多个发电模块、和在被固定物上固定所述多个发电模块的模块固定装置。所述多个发电模块的每一个具备发电模块主体，其具有生本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：菅野浩，山本浩司，佐田友和，
申请(专利权)人：松下电器产业株式会社，
类型：
国别省市：
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