无线能量传输的前景如何？

jiejiedog

THOMAS_F 发表于 2011-8-11 22:33
jiejiedog， 感觉你有参加这电车设计哦，上千安的充电电流，不知道是给什么电池充电，看来不仅仅是触头会 ...

25楼再看一遍。

THOMAS_F

admirewhat 发表于 2011-8-8 15:09
几天没来，这里讨论的好热闹啊。
熊猫羊：
室内无线充电的概念只是改变充电方式，并不会因此而需要使用更 ...

好多人都在做无线充电，产品也很多，但都是利用谐振感应线圈，目前不仅是效率差，而且距离受很大限制。另外，大功率充电的电磁污染还没人去仔细研究过，从大功率微波天线对周围环境影响来看，这个也好不到那里去。

jiejiedog

admirewhat 发表于 2011-8-8 15:09
几天没来，这里讨论的好热闹啊。
熊猫羊：
室内无线充电的概念只是改变充电方式，并不会因此而需要使用更 ...

我们公司内部的资料，用途特殊，都是confidential的，不能外传，不好意思。

不过你也可以上大学的power conversion 方向的研究所，这类的文档应该还不少，好像VT就有。

THOMAS_F

jiejiedog 发表于 2011-8-11 22:42
25楼再看一遍。

25+1+15+10+5楼再看两遍，请回答

jiejiedog

THOMAS_F 发表于 2011-8-11 22:46
25+1+15+10+5楼再看两遍，请回答

你觉得这样有意思么？

admirewhat

THOMAS_F 发表于 2011-8-11 22:42
好多人都在做无线充电，产品也很多，但都是利用谐振感应线圈，目前不仅是效率差，而且距离受很大限制。另 ...

我觉得在家用范围里，天生已经有很多电磁辐射了，如果能以某种方式把他们利用起来也挺好的，就像pwercast公司设计的一个房间以内的充电，或者palm用的touchstone的那种充电盘，所有电器都放在上面冲也可以接受。远距离传输的话，由于电磁波的衍射，能量不可避免的发散开来，为了减少这种发散又需要提高电磁波频率，提高电磁波频率又会导致对人体的伤害，所以确实是很难。不过有些短距离的大功率，像jiejiedog说的那种subsea的应用在我这个外行眼中就非常有价值。给车充电，说起来也不坏，大概问题就是成本与收益之间的平衡吧。

admirewhat

jiejiedog 发表于 2011-8-11 22:45
我们公司内部的资料，用途特殊，都是confidential的，不能外传，不好意思。

不过你也可以上大学的powe ...

在公开的期刊上没有这样的文献吗？我这里估计是不会有权限查阅那些专业期刊的，如果你手头有觉得不错的，方便的话就发给我看看。多谢。

admirewhat

THOMAS_F 发表于 2011-8-11 22:29
虽然最终目的都是切断连接，但还是有区别。主要区别是在断路能力上。 开关通常的断路容量有限，比如家里的 ...

那如果说，断路器就是开关加灭弧器，应该不算错吧。

jiejiedog

admirewhat 发表于 2011-8-12 11:06
在公开的期刊上没有这样的文献吗？我这里估计是不会有权限查阅那些专业期刊的，如果你手头有觉得不错的， ...

www.ieee.org
keyword "wireless power transmission" or + converter

我从上面下载的文章都有注明仅限于我们公司使用的水印，不能转发给第三方。

jiejiedog

admirewhat 发表于 2011-8-12 11:10
那如果说，断路器就是开关加灭弧器，应该不算错吧。

cb有自动检测和保护电路，而开关没有。

jiejiedog

admirewhat 发表于 2011-8-8 15:16
第三步，cb断开的时候为什么不会产生电弧放电？

柏林的sbahn是通过旁轨（或者叫第三轨？我也不知道术语 ...

cb断开的时候理论上不应该产生电弧放电，但是实际上会发生，只是概率比较小。而一旦发生，就可能造成事故。
电动汽车的pantograph因为接触不良，局部电阻过大而造成的放热，火花和cb的电弧放电是两个不同的事情。

第二个关于sbahn pantograph的放电问题，理论上它的接触应该是很好，如果经常接触不良放电说明系统可能老化，有问题了。
有可能是因为天气太冷，overhead line冻住接触不良，也可能是pantograph在某些工况下产生了机械谐振，使得接触不良。
不管原因是什么，如果经常产生接触不良的情况，pantograph的寿命肯定降低。

爱吃山楂片

jiejiedog 发表于 2011-8-12 14:10
cb断开的时候理论上不应该产生电弧放电，但是实际上会发生，只是概率比较小。而一旦发生，就可能造成事故 ...

你这个回复似乎是现学现卖的

jiejiedog

爱吃山楂片 发表于 2011-8-12 15:42
你这个回复似乎是现学现卖的

admirewhat同学说的“每分钟pantograph脱离overhead line 3次不止”的现象，你见过么？
反正我从来没见过这么夸张的sbahn，我隔壁的搞了10多年transportation R&D的同事也没听说过。再没有亲眼所见而又假设admirewhat同学的所见为实的前提下，作为一种严谨的回应，我当然只能推测。

admirewhat

jiejiedog 发表于 2011-8-12 14:10
cb断开的时候理论上不应该产生电弧放电，但是实际上会发生，只是概率比较小。而一旦发生，就可能造成事故 ...

恩，我的意思是引入无线充电并没有取代cb的作用，他为何能降低电弧放电的可能性呢？cb还是在那啊。这个主要是联想到你之前说无线充电可以取代cb，莫非在电动汽车中没有采用？

http://upload.wikimedia.org/wiki ... in_Baureihe_480.jpg
上面这是张berlin sbahn的照片，两条轨道之间高出地面的就是送电的轨道，通常并不是很长。也许每分钟脱离三次有点夸张，但是我想每分钟脱离一次是很有可能的。可惜找不到够清晰的sbahn俯视图，否则就可以看到这根轨道的长度了。
我倒是没有怀疑放电肯定是不好的，只是针对你说的“你有见过地铁触头每3分钟通过机械制动脱离overhead line的么？”举个例子罢了。

kiro

这个东西已经不存在“前景”的问题了，现在都已经进入应用领域了，如果要“前景”的话，得早些年才成

admirewhat

突然发现在某些地方google map的分辨率不算很差。
附件就是一张柏林sbahn在shoenerweide附近的sbahn轨道，白色的线就是充电轨道，够乱吧。
这边应该有sbahn车场，所以相对比较乱，其他地方没这么乱。不过我刚才努力了半天，也没看清从Janowitzbrueck到alexander platz的充电轨，那边的估计比较旧，所以颜色太暗了。

爱吃山楂片

jiejiedog 发表于 2011-8-12 16:07
admirewhat同学说的“每分钟pantograph脱离overhead line 3次不止”的现象，你见过么？
反正我从来没见过 ...

如果你想做出一个“严谨的回应”，最好把你们同事们全都问个遍，靠自己的推测不行

jiejiedog

admirewhat 发表于 2011-8-12 17:04
恩，我的意思是引入无线充电并没有取代cb的作用，他为何能降低电弧放电的可能性呢？cb还是在那啊。这个主 ...

这样的，wireless power transfer的用途，我给了两个例子：
第一个，是在中高压中取代cb，和电动汽车充电没有关系。
第二个，是在电动汽车中代替机械接触的pantograph，你可以看作“开关”。在这个例子中，某人怀疑电动汽车中根本没有cb，而我的回答是，cb连接在pantograph后面，起到保护作用。当然是机械cb就可能产生电弧，但是相比pantograph的接触不良，其发生概率可以忽略不计。

现在回到第一个例子，即如何用wireless transfer代替机械cb，因为cb的电弧放电会造成操作人员受伤——前提是旁边有操作人员。在电动汽车里面的cb很小，就算产生电弧，旁边也没有操作人员，这点和电力系统中的cb不同。


继续，这种新型wireless power transfer中，两端的能量通过气隙传播，两个部分被彻底隔离。当然，在两个被封闭的部分中，大电流产生于大功率开关管，如igbt，而这些管子还是有可能损坏的，也有一定的最大电流关断能力的限制。但是只要在soa内，就不会有电弧放电的问题，这个是开关半导体的特点。
再退一步，即使管子损坏了，也只会产生于封闭的封装里面，并不会对气隙产生放电，因为气隙中从来就没有过电流，也就没有产生电弧的条件，所以安全性大大增加。

jiejiedog

admirewhat 发表于 2011-8-12 17:17
突然发现在某些地方google map的分辨率不算很差。
附件就是一张柏林sbahn在shoenerweide附近的sbahn轨道， ...

这图看不出1分钟能脱线1次的pantograph

jiejiedog

爱吃山楂片 发表于 2011-8-12 21:37
如果你想做出一个“严谨的回应”，最好把你们同事们全都问个遍，靠自己的推测不行

“严谨”的回应，就是问了搞transportation 10年的专家，他都是第一次听说有那么夸张的s bahn。所以我们能给的，只能是推测，英语叫做"pontentially"，写科研论文的标准常用词。

jiejiedog

刚才又想了一下，世博上的电动汽车的设计者肯定都是国内的老法师，既然真正的sbahn用的pantograph寿命那么长，可靠性那么好，为什么这些设计者会舍弃不用，而用面积很大的充电板呢？而且这些充电板才几个月就烧得不行。
个人推测原因如下：普通的pantograph都是在机车运行的时候才通过电流，即使因为接触不良（有没有1分钟1次那么夸张姑且不论）而局部放热，也会因为风冷良好而不会严重损伤接头。而世博的电动汽车是在站头停止状况下充电的，纯粹靠自然散热，所以，他不能用弓状的pantograph，而用大面积的板，增加导电面积，也增加散热面积。尽管如此，实践证明，由于散热条件恶劣，它的寿命很短。

admirewhat

jiejiedog 发表于 2011-8-12 21:40
这样的，wireless power transfer的用途，我给了两个例子：
第一个，是在中高压中取代cb，和电动汽车充电 ...

对于第一个例子，我是外行有个问题，什么是开关管？在网上搜索了一下有用三极管做开关管的，或者igbt也是利用几个pn结的。但是我有个疑问，当开关管被击穿时，那么是应该短路还是断路呢？他能起cb的作用吗？而且，我并没有看到无线能量传输起的作用啊，因为本身断路器的作用跟他并不重叠啊，除非有了他之后就不用cb了。

第二，原来电动汽车的主要问题是接触不良的问题啊，看来我理解错误了。

admirewhat

jiejiedog 发表于 2011-8-12 22:05
这图看不出1分钟能脱线1次的pantograph

恩，刚刚比较仔细的看了下sbahn图，发现自己有些想当然，一般输电轨道长度不止几百米。不过，由于某些原因，他的长度也不会太长。前面有个特点我没有提，sbahn的输电左右两边都可以进行的，不是同时，而是在不同情况下因地制宜。

1）进站。一般sbahn都是复线（废话，单线的sbahn我也没见过），所以输电轨道通常都在两个轨道之间（见图右下方），大约是因为总电缆也铺在轨道之间，为了节省材料也为了安全的原因吧。但是进站时，由于站台通常也在轨道之间，而如果输电轨与站台同侧的话，应该会有安全和检修不易的问题，所以会移到外侧（见图左上方）。通常两站之间时间是2-3分钟，进站出站各变一次，即为两次。


2）道岔。由于运行需要，道岔是必然存在的，一条线变两条或者两条线并线。这时就存在一条输电线变两条的问题，那么输电轨在地上，不可能像一般重轨火车一样只要把天线类似的分一下就好，而是要开始一段新的输电轨。比如对角线那根铁轨，由上往下一分为二时，下面分支的右边出现新的输电轨。


3）过短桥。不知为什么，也许是供电电缆太粗？过桥时，输电轨会中断，图中上方的轨道，可以看到桥两边都有输电轨，但是桥上没有。对于很长的sbahn，这个中途短暂中断应该不是问题，因为车头或者车尾至少有一边还连着。很长的桥应该也不是问题，高架不就是桥么。


或许还有诸多其他原因，因为我时间能力有限就不一一例举了，但是上面三种情况还算是很普遍也经常出现的。所以说sbahn输电头一分钟一短不算太离谱吧，退一百步说至少量级是一致的。

jiejiedog

admirewhat 发表于 2011-8-15 11:44
对于第一个例子，我是外行有个问题，什么是开关管？在网上搜索了一下有用三极管做开关管的，或者igbt也是 ...

开关管可以是IGBT,IGCT，以IGBT为例，他们的过压过流特性你可以自己慢慢找，这一时半活要补课的内容太多了。
最后那句没错，有了它以后就不用cb了。两个部分纯粹靠气隙能量传递。

admirewhat

jiejiedog 发表于 2011-8-15 14:36
开关管可以是IGBT,IGCT，以IGBT为例，他们的过压过流特性你可以自己慢慢找，这一时半活要补课的内容太多了 ...

恩，太过详细的我也没精力去找，既然你说可以那就fare enough了。
恕我驽钝，那如果这样，igbt不就可以做cb了么，还要无线传输做什么？无线传输还是没起到cb的作用啊。

jiejiedog

admirewhat 发表于 2011-8-15 12:07
恩，刚刚比较仔细的看了下sbahn图，发现自己有些想当然，一般输电轨道长度不止几百米。不过，由于某些原 ...

你所说的，是sbahn的grid每隔几公里会换一个，在两个grid之间，因为pantograph不能同时连接到两个grid（否则相当于短路这两个grid），所以，在进入交叉点的时候，会短暂脱离overhead line。这个是很正常的现象。
但是，根据你所描述的情况，sbahn每分钟产生1-3次火花，以grid平均长度3公里计算，列车得有至少180公里每小时的时速，才可能达到这个穿越频率（每分钟1次）。所以那天我和同事讨论的时候，首先就把这个可能性排除了，因为sbahn没有可能开那么快。
除非柏林火车站的grid无比特殊，长度才几百米一段，我没有亲眼看到，无法判断。

jiejiedog

admirewhat 发表于 2011-8-15 14:42
恩，太过详细的我也没精力去找，既然你说可以那就fare enough了。
恕我驽钝，那如果这样，igbt不就可以做 ...

如果只是用半导体连接系统A和系统B，如果IGBT突然坏了，爆炸了还是会影响到它连接的A和B的。
如果用无限传输，IGBT 1连接系统A，IGBT 2连接系统B，两个之间通过无线传输。那么，如果IGBT 1的爆了，系统B中的IGBT2最多就是收不到电磁波，失去能量，但不会造成巨大威胁。

jiejiedog

admirewhat 发表于 2011-8-15 14:42
恩，太过详细的我也没精力去找，既然你说可以那就fare enough了。
恕我驽钝，那如果这样，igbt不就可以做 ...

举一个简单例子好了，电动牙刷的充电插座坏了，只要他是无限充电的，你换一个充电插座就可以，而电动牙刷不会坏掉。
如果你用直接铜接触充电，第一频繁开关的接触点寿命降低，第二如果充电插座坏了，很可能把电动牙刷也打坏。

admirewhat

jiejiedog 发表于 2011-8-15 14:45
你所说的，是sbahn的grid每隔几公里会换一个，在两个grid之间，因为pantograph不能同时连接到两个grid（ ...

恩，没错，所以我说我有点想当然了，实际情况没有我想的那么夸张。一分钟三次肯定没有，一分钟一次也可能不到，不过即使这样，也满足了你所说的“你有见过地铁触头每3分钟通过机械制动脱离overhead line的么？”。三分钟脱离一次绝对是有的，不过并不是每次都会有火花。

admirewhat

jiejiedog 发表于 2011-8-15 14:53
如果只是用半导体连接系统A和系统B，如果IGBT突然坏了，爆炸了还是会影响到它连接的A和B的。
如果用无限 ...

这要取决于igbt怎么坏的吧，如果效果是断路，那么不管后面是无线还是有线传输，都不会有大电流损坏负载，如果是短路，那么同样不管后面是无线还是有线传输，都可能会有大电流损坏负载，因为只要有电流就会有电磁波，除非无线传输有限流的作用。但是即使限流了，他也没起到cb的作用啊。

我的理解是，cb在电路工作不正常时，比如后面有短路或者漏电之类的，主动采取措施断开电路。为了减少断路时的事故，尤其是电弧放电，人们想引进无线传输。但是这里无线传输并没有起到主动断路的作用，而只是被动的等igbt去断，那么我实在看不到他存在的意义。因为cb的工作还是igbt来完成的。这种所谓的空气气隙起的隔离作用，跟普通的变压器没有任何区别。如果变压器能行的话，干嘛还投入大价钱去研发“空气中的”无线传输。