JP5310659B2 - Wireless power transmission system, rectenna base station, and power transmission apparatus - Google Patents
Wireless power transmission system, rectenna base station, and power transmission apparatus Download PDFInfo
- Publication number
- JP5310659B2 JP5310659B2 JP2010147794A JP2010147794A JP5310659B2 JP 5310659 B2 JP5310659 B2 JP 5310659B2 JP 2010147794 A JP2010147794 A JP 2010147794A JP 2010147794 A JP2010147794 A JP 2010147794A JP 5310659 B2 JP5310659 B2 JP 5310659B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- power transmission
- phase
- panel
- power
- panels
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Landscapes
- Radio Transmission System (AREA)
Description
この発明は、太陽光を受けて光電変換し、得られた電力をもとに生成したマイクロ波を複数の送信装置から送信し、これを受信装置により受信して電力を生成する無線電力伝送システム、レクテナ基地局及び電力送信装置に関するものである。 The present invention relates to a wireless power transmission system that receives sunlight and performs photoelectric conversion, transmits microwaves generated based on the obtained power from a plurality of transmitting devices, and receives the received power by receiving devices to generate power. The present invention relates to a rectenna base station and a power transmission device.
例えば、特許文献1には、複数の電力送信装置からレクテナ基地局にマイクロ波を送信し、レクテナ基地局で受信して電力を生成する従来の無線電力伝送システムが記載されている。この従来の無線電力伝送システムでは、レクテナ基地局が、マイクロ波を受信するレクテナと、電力送信装置へパイロット信号を送信するパイロット信号送信アンテナと、レクテナにより受信した電力値が増大するように、電力送信装置の識別符号を指定して電力送信装置の位相を変更するコマンド信号を生成する位相監視制御部とにより構成されている。また、電力送信装置は、マイクロ波をレクテナ基地局へ送信する複数の送信アンテナ素子と、パイロット信号を受信するパイロット信号受信アンテナと、このパイロット信号受信アンテナにより受信したパイロット信号の到来方向を検出する追尾受信機と、この追尾受信機により検出したパイロット信号の到来方向に、複数の送信アンテナ素子から送信するマイクロ波の方向が向くように位相調整を行うビーム駆動制御部と、位相監視制御部からのコマンド信号に基づいて、識別符号が記憶する識別符号と一致する場合に、マイクロ波の位相変更を行う位相制御器とにより構成されているものである。
For example,
特許文献1に記載された従来の無線電力伝送システムは、レクテナ基地局で受信されるマイクロ波の電力が閾値を下回る場合に、電力送信装置の位相を再設定する手順が開示されているが、その手法は、各電力送信装置のすべてを順次位相変更し、最良な電力量が得られるまで繰り返していくというものであり、位相調整に時間がかかってしまうことにより、結果的に送電効率を劣化させてしまうという問題点や、周波数の高い位相変動要素には対応することができないという問題点もあった。また、各電力送信装置の位相調整において、各電力送信装置をすべて同等と扱うのではなく、一定の基準を設けることによって、位相調整の安定さを増し、マイクロ波ビームの収束性を高めることのできる位相調整方法を案出することが課題となっていた。また、電力送信装置側で受ける太陽光エネルギーの変化によっても位相調整精度が変化してしまうという問題点もあった。
The conventional wireless power transmission system described in
この発明は、上記のような問題点や課題を解決するためになされたもので、電力送信装置での位相調整を短時間で行うことにより送電効率が良く、比較的高周波の変動要素にも対応することができ、また、マイクロ波ビームの収束性の良い無線電力伝送システム、レクテナ基地局及び電力送信装置を得ることを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems and problems, and by performing phase adjustment in the power transmission device in a short time, the power transmission efficiency is good, and it also supports relatively high-frequency fluctuation elements. It is another object of the present invention to provide a wireless power transmission system, a rectenna base station, and a power transmission apparatus that can perform the microwave beam convergence.
この発明に係る無線電力伝送システムは、電力送信装置からレクテナ基地局にマイクロ波を送信し、上記レクテナ基地局で受信して電力を生成する無線電力伝送システムにおいて、上記電力送信装置は、送信するマイクロ波の位相の基準となる基準送電パネルと、この基準送信パネル以外の複数の送電パネルとを具備し、上記レクテナ基地局は、上記基準送電パネル及び上記複数の送電パネルから送信されたマイクロ波を受信整流して電力を生成するレクテナと、上記複数の送電パネルの位相を変更する位相制御信号を生成する位相制御部とを具備し、上記位相制御部は、上記複数の送電パネルのうちの1の送電パネルについて、送信マイクロ波の位相を1段分変更させ、上記基準送電パネル及び上記送信マイクロ波の位相を1段分変更させた送電パネルを含む上記複数の送電パネルから送信されたマイクロ波の送電効率が改善される場合には上記送信マイクロ波の位相を1段分変更させた送電パネルの位相をそのままとし、上記基準送電パネル及び上記送信マイクロ波の位相を1段分変更させた送電パネルを含む上記複数の送電パネルから送信されたマイクロ波の送電効率が改善されない場合には変更前の位相に戻す位相調整を行い、その後、上記位相調整を上記複数の送電パネルのうちの2の送電パネルについて行うことで、順次、上記複数の送電パネルに対して上記位相調整を実施するものである。また、上記位相制御部を上記電力送信装置側に設けることもできるものである。 A wireless power transmission system according to the present invention is a wireless power transmission system in which a microwave is transmitted from a power transmission device to a rectenna base station, and is received by the rectenna base station to generate power. The power transmission device transmits A reference power transmission panel serving as a reference for the phase of the microwave, and a plurality of power transmission panels other than the reference transmission panel, wherein the rectenna base station transmits the microwaves transmitted from the reference power transmission panel and the plurality of power transmission panels. And a phase control unit that generates a phase control signal for changing the phase of the plurality of power transmission panels. The phase control unit includes: About 1 of the power transmission panel, the phase of the transmission microwave is changed one stage, the reference transmission panel and the transmission phases of microwaves is changed one stage The phase of the transmission panel is changed one stage the phase of the transmitted microwaves in the case of power transmission efficiency of the microwave transmitted from the plurality of power transmission panel is improved and remains fully including power panel, the reference When the power transmission efficiency of the microwaves transmitted from the plurality of power transmission panels including the power transmission panel and the power transmission panel in which the phase of the transmission microwave is changed by one stage is not improved, phase adjustment is performed to return to the phase before the change. Then, the phase adjustment is sequentially performed on the plurality of power transmission panels by performing the phase adjustment on two power transmission panels among the plurality of power transmission panels. In addition, the phase control unit can be provided on the power transmission device side.
この発明によれば、位相制御部によって、複数の送電パネルのうちの1の送電パネルについて、送信マイクロ波の位相を1段分変更させ、基準送電パネル及び送信マイクロ波の位相を1段分変更させた送電パネルを含む複数の送電パネルから送信されたマイクロ波の送電効率が改善される場合には位相をそのままとし、送電効率が改善されない場合には変更前の位相に戻す位相調整を行い、その後、位相調整を複数の送電パネルのうちの2の送電パネルについて行うことで、順次、複数の送電パネルに対して位相調整を実施するので、位相調整を短時間に行うことができ、このことにより、送電パネルのより高い周波数の位相ずれの補正に有効である。 According to the present invention, the phase control unit changes the phase of the transmission microwave by one stage and changes the phase of the reference power transmission panel and the transmission microwave by one stage with respect to one of the plurality of power transmission panels. If the transmission efficiency of microwaves transmitted from a plurality of transmission panels including the transmitted transmission panel is improved, leave the phase as it is, and if the transmission efficiency is not improved, adjust the phase to return to the phase before the change, After that, by performing phase adjustment on two of the plurality of power transmission panels, the phase adjustment is sequentially performed on the plurality of power transmission panels, so that the phase adjustment can be performed in a short time. Therefore, it is effective for correcting a phase shift of a higher frequency of the power transmission panel.
実施の形態1
この発明の実施の形態1に係る無線電力伝送システム、レクテナ基地局及び電力送信装置について図1乃至図4を用いて説明する。図1はこの発明の実施の形態1に係る無線電力伝送システムの全体構成を表す構成図である。図1(a)は電力送信装置が結合して配置されるものであり、図1(b)は電力送信装置が離散的に配置されるものである。図1(a)において、1は電力送信装置であり、2はレクテナ基地局である。電力送信装置1において、3は基準送電パネル、4は基準送電パネル3以外の送電パネルであり、5は基準送電パネル3及び送電パネル4が結合される構造体、6はレクテナ基地局2との通信部、7は制御部である。制御部7は、基準信号源を有しており各基準送電パネル3及び送電パネル4へ基準信号を供給し、通信部6を介して送受信する制御信号の信号処理回路などを有する。また、電力送信装置1は人工衛星や飛行船などの飛翔体に搭載され、飛翔体の位置姿勢制御回路8から制御部7へ位置姿勢情報を入力する。なお、図1(a)において、送電パネルは基準送電パネルとそれ以外の送電パネルを合わせて4台としているが、この台数は4台に限られるものではない。図1(b)の離散配置型では、宇宙空間に配置される複数の発電衛星にそれぞれ基準送電パネル3と送電パネル4が搭載され、また統制衛星に通信部6や制御部7が搭載され、統制衛星から各発電衛星へ基準信号や制御信号が供給される構成の電力送信装置となっている。以下、主として図1(a)の構成に基づき各実施の形態についての説明を行うが、図1(b)の構成でも同様である。
A wireless power transmission system, a rectenna base station, and a power transmission apparatus according to
レクテナ基地局2において、9は電力送信装置1の基準送電パネル3及び送電パネル4からのマイクロ波を受信し、整流合成して電力を生成するレクテナであり、10はレクテナ9で受信したマイクロ波のRF信号の振幅及び位相や、受信電力値などの受電電力情報に基づき、基準送電パネル3及び送電パネル4の位相を制御するための制御信号を生成する位相制御部である。また、11は電力送信装置1との間で制御信号の送受信を行う通信部である。
In the
つぎに動作について説明する。基準送電パネル3及び各送電パネル4では、それぞれ制御部7からの制御信号に基づき、各パネルごとに設けられた移相器により高周波基準信号を位相調整する。位相調整された高周波信号は、各パネル内の分配回路により分配された後、増幅器により増幅し、パネル前面にアレイ状に配置したアンテナ素子から空間へ放射される。増幅器を駆動する電力は、図示しない光電変換部により太陽光のエネルギーを電力変換して得られる。基準送電パネル3及び各送電パネル4からレクテナ基地局2へ向けて送信されるマイクロ波の位相を揃えることにより、送電電磁波のエネルギーが収束してマイクロ波ビームが形成され、レクテナ基地局2へ有効に送電することができる。
Next, the operation will be described. In the reference
各送電パネルの位相制御は、レクテナ9から位相制御部10へ出力される受電電力情報に基づき実施され、位相制御部10から出力される位相制御信号は、通信部11から送信され、電力送信装置1側の通信部6により受信される。レクテナ9から出力される受電電力情報には、電力送信装置1での太陽光からの発電電力の変動成分が重乗される。この発電電力の変動成分が大きい場合には、受電電力が各送電パネルの位相設定による成分が支配的となるよう、電力送信装置1での発電電力情報を通信部6によって、電力送信装置1側からレクテナ基地局2側へ送信する。位相制御部10は発電電力情報から受電電力情報を差引くことで、送電に関わる損出量を算出し、送電効率=レクテナ受電量/発電量が最大と成るように、各送電パネルの位相を調整する。発電電力の変動成分が小さい場合には、受電電力を以って送電効率に換えても良い。
The phase control of each power transmission panel is performed based on the received power information output from the
次に、位相制御部10にて実施される位相制御の方式について説明する。まず、電力送信装置1の各送電パネルは、基準送電パネル3とそれ以外の送電パネル4とに分類して位相制御を行うことになる。電力送信装置1が搭載される人工衛星やその他の飛翔体の運動を考えると、その飛翔体が全体として姿勢変動して回転変位を生じ、この回転変位に伴って各送電パネルの位置が変化し、各送電パネルから送信されるマイクロ波の位相がずれてしまうことが考えられる。そこで、電力送信装置1が搭載される飛翔体の重心位置に近い場所に位置し、他のパネルに比して構造的により強固に支持し得る送電パネルを基準送電パネル3とする。この基準送電パネル3を送電するマイクロ波の位相の基準とし、他の送電パネルパネル4を基準送電パネル3に対して位相調整することによって、安定した位相制御が可能になる。ただし、全ての送電パネルがそれぞれ独立した飛翔体に搭載される場合には、何れのパネルを基準送電パネルとして定義しても良い。
Next, a phase control method performed by the
位相の基準としての基準送電パネル3は位相調整のために位相を変更する必要は無いが、飛翔体が具備する位置姿勢制御回路8からの位置姿勢情報により、全送電パネルの位相更新周期よりも短い周期で変動する基準送電パネル3のレクテナ9との相対的な位置変化量を位相制御部10にて演算し、基準送電パネル3からの送電マイクロ波が位相変動しないように基準送電パネル3の位相調整を実施する。この基準送電パネル3の位相調整によって、他の送電パネル4の位相調整の誤差を抑え、位相調整精度を向上することが出来る。ここで、基準送電パネル3の位置変化量を送電マイクロ波の位相に換算するためには、位置変化量をマイクロ波の波長で割算すればよい。なお、位置姿勢情報は、電力送信装置1の通信部6から送信され、レクテナ基地局2の通信部11にて受信し、位相制御部10へ入力する。また、基準送電パネル3以外の送電パネル4においても同様に短い周期の変動を補償することにより、位相調整の誤差を抑え、位相調整精度を向上することができる。位置姿勢制御回路8の情報が得られない場合、或いは位置や姿勢の変動が少ない場合には、位置姿勢情報を用いず補償制御しなくても良い。
The reference
図2は、実施の形態1に係る無線電力伝送システムにおける位相制御処理を表す処理フローチャートである。ここで、基準送電パネル3以外の送電パネル4の台数をnとし、送電パネルごとに識別符号を有するものとする。また、各送電パネル4の位相調整は高周波基準信号を移相する移相器によって行うものとする。例えば5ビット移相器を用いる場合には32段階の位相設定が可能であり、このような多段設定可能な移相器の1段分を、指定する極性方向(+か−方向)に変更する制御信号を位相制御部10にて生成する。この極性方向は、位相制御部10において送電パネル4ごとに記憶しているものとし、位相制御処理の中で適宜設定変更されていくが、まったくの初期状態においては、プリセットしたデフォルト極性方向(例えば一律に+方向)が記憶されているものとする。
FIG. 2 is a process flowchart showing a phase control process in the wireless power transmission system according to the first embodiment. Here, the number of
まず、図2のステップS1において送電パネル4に対応するループ値kを1に設定し、ステップS2において、位相制御部10にてk番目の識別符号(k)、極性方向(k)を読み込む。つぎにステップS3において、位相制御部10にて識別符号(k)、極性方向(k)を記述した位相制御信号を生成し、通信部11より送信する。ステップS4において、電力送信装置1側では、通信部6により位相制御信号を受信して識別符号(k)及び極性方向(k)を再生し、制御部7にて識別符号(k)の送電パネル4について再生された極性方向(k)に位相を1段分変更する。
First, in step S1 of FIG. 2, the loop value k corresponding to the
つぎに、ステップS5により、レクテナ9にて受信した電力を測定し(位相変更の前後で測定されているものとする)、送電効率が改善されたかどうかを位相制御部10にて判定する。送電効率が改善されていない場合には、ステップS6に移行して極性方向(k)を反転し、続いて、ステップS7において、位相制御部10にて識別符号(k)、極性方向(k)を記述した位相制御信号を生成し、通信部11より送信する。さらに、ステップS8において、電力送信装置1側では、通信部6により位相制御信号を受信して識別符号(k)及び極性方向(k)を再生し、制御部7にて識別符号(k)の送電パネル4について再生された極性方向(k)に位相を1段分変更する。これらの処理により、送電効率が改善されていない場合に、識別符号(k)の送電パネル4の位相が元に戻ったことになる。その後、ステップS9に移行してループ値kを1つ進める。
Next, in step S5, the power received by the
また、ステップS5において送電効率が改善されていると判定した場合にもステップS9に移行してループ値kを1進め、ステップS9の後、ステップS10に移行し、ループ値kが送電パネル4の台数nを超えていれば、ステップS11にてループ値kを1に再設定する。ステップS10及びステップS11の後、ステップS2に戻ることにより、順次送電パネル4の位相制御が繰り返される。なお、この図2の処理フローチャートは無限にループしているが、適宜割り込み処理を入れて中断することができる。
In addition, when it is determined in step S5 that the power transmission efficiency is improved, the process proceeds to step S9 and the loop value k is advanced by 1. After step S9, the process proceeds to step S10, and the loop value k is equal to that of the
以上のように、送電パネル4の位相を1段分調整した後、直ぐに次の送電パネルに位相制御を移行するため、送電パネル4の位相制御1回当たりの位相調整量は少ないが、送電パネル4全数の位相制御は短時間に完了する。このことにより、送電パネルのより高い周波数の位相ずれの補正に有効であり、位相補正精度がよくなる。また、位相の操作量を1段に抑えているため、位相調整を実施していても送電ビームに与える影響が少なく、送電しながら同時に位相調整を実施しても送電効率を大きく損なうことが無い。また、目標受電設備以外への干渉強度も同時に抑えることが出来る。さらに、この位相制御処理によれば、各送電パネル4に対して、前回の位相制御の結果から位相が改善する可能性が高い位相制御方向を記憶しているため、無作為に位相を変更する場合よりも確実に位相調整が可能である。
As described above, after adjusting the phase of the
なお、複数の送電パネル4を1つの組として、送電パネル4の全体を複数の組に分け、1つの組ごとに送電パネル4の位相を同時に1段分変更していく位相調整を行うこともできる。
In addition, the plurality of
図3は送電パネルの1つのモデルとそのビームパターンを示す模式図である。図3(a)に示す送電パネル4は、8パネル×8パネルの正方配列を有する全64台の送電パネルからなる。図3(b)はこの送電パネル4のビームパターンを示す模式図であり、実線太線で示されるDATA0は、64台の送電パネルからの放射マイクロ波の位相が完全に一致している状態のビームパターンを示している。また、図3(b)の実線細線で示されるDATA1は、左下隅の4台の送電パネルのみ位相をずらした状態でのビームパターンを示している。このモデルでは、任意の送電パネルの位相をずらした状態でのビームパターンを求めることができるものである。
FIG. 3 is a schematic diagram showing one model of the power transmission panel and its beam pattern. The
つぎに図3に示した送電パネルモデルにランダムな位相誤差を与えて、この発明による位相調整を行う。図4は、付与するランダムな位相誤差と位相調整による送電強度改善を示す模式図である。図4(a)には、64台の各パネルにランダムに位相誤差を与えた5ケースの位相誤差(絶対値)の平均値を示す。この5ケースにおいて、各パネルを5ビット移相器(位相設定32段階)を用いて位相調整すると、図4(b)に示すように、位相調整回数ごとに送電強度が改善されていくことがわかる。ここで、64台のパネルのうち1台を基準送電パネルとして位相調整を行わず、他の63台の送電パネルにつき図2に示した位相調整フローにより位相調整を行っていく。図4(b)に示す位相調整回数とは、ループ値kが1から63まで一巡したときに1回と数えるものである。図4(b)によれば、位相調整15回目でほぼ位相調整が完了することがわかる。なお、図4(b)で用いる送電強度指標とは、送電パネルの位相が揃っている状態でのビーム強度の中心最大値に対する、送電パネルに位相誤差が生じている状態でのビーム強度(最大値)の劣化値をdBで表したものであり、送電強度指標が0dBになると送電パネルの位相が揃っている状態に戻っていることを表すものである。 Next, a random phase error is given to the power transmission panel model shown in FIG. 3, and phase adjustment according to the present invention is performed. FIG. 4 is a schematic diagram showing transmission phase improvement by random phase error to be applied and phase adjustment. FIG. 4A shows an average value of phase errors (absolute values) in 5 cases in which phase errors are randomly given to 64 panels. In these 5 cases, if each panel is phase-adjusted using a 5-bit phase shifter (32 stages of phase setting), as shown in FIG. 4B, the power transmission intensity may be improved for each number of phase adjustments. Recognize. Here, one of the 64 panels is used as a reference power transmission panel, and phase adjustment is not performed, but phase adjustment is performed on the other 63 power transmission panels according to the phase adjustment flow shown in FIG. The number of phase adjustments shown in FIG. 4B is counted as one when the loop value k makes a round from 1 to 63. According to FIG. 4B, it can be seen that the phase adjustment is almost completed at the 15th phase adjustment. Note that the transmission intensity index used in FIG. 4B is the beam intensity (maximum of the beam intensity when the phase error occurs in the transmission panel with respect to the center maximum value of the beam intensity when the phases of the transmission panel are aligned. Value) is expressed in dB, and when the transmission intensity index becomes 0 dB, it indicates that the phase of the power transmission panel is restored.
実施の形態2
この発明の実施の形態2に係る無線電力伝送システム、レクテナ基地局及び電力送信装置について図5及び図6を用いて説明する。図5はこの発明の実施の形態2に係る無線電力伝送システムの全体構成を表す構成図である。図5において、12は電力送信装置1側に設けた位相制御部であり、13はレクテナ基地局2側においてレクテナ9の受電電力情報を信号処理して通信部11へ出力する信号処理部である。図2において、図1と同一の符号を付した回路及び部分は、図1におけるそれらの回路及び部分と同一又は相当する回路及び部分である。
A wireless power transmission system, a rectenna base station, and a power transmission apparatus according to
この発明の実施の形態2に係る無線電力伝送システムにおける位相制御処理について図6により説明する。図6は実施の形態2に係る無線電力伝送システムにおける位相制御処理を表す処理フローチャートである。 A phase control process in the wireless power transmission system according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a process flowchart showing a phase control process in the wireless power transmission system according to the second embodiment.
まず、図6のステップS12において送電パネル4に対応するループ値kを1に設定し、ステップS13において、位相制御部12にてk番目の識別符号(k)、極性方向(k)を読み込む。つぎにステップS14において、位相制御部12にて識別符号(k)、極性方向(k)を記述した位相制御指令を生成して制御部7へ出力し、制御部7にて識別符号(k)の送電パネル4について極性方向(k)に位相を1段分変更する。
First, in step S12 of FIG. 6, the loop value k corresponding to the
つぎに、ステップS15により、レクテナ9での受電電力情報を通信部6にて受信する。ここで、受電電力情報は、一定の時間間隔でレクテナ基地局2の通信部11から送信されているものとしている。受信した受電電力情報に基づき、ステップS16により、受電効率が改善されたかどうかを位相制御部12にて判定する。送電効率が改善されていない場合には、ステップS17に移行して極性方向(k)を反転し、続いて、ステップS18において、位相制御部12にて識別符号(k)、極性方向(k)を記述した位相制御指令を生成して制御部7へ出力し、制御部7にて識別符号(k)の送電パネル4について極性方向(k)に位相を1段分変更する。これらの処理により、送電効率が改善されていない場合に、識別符号(k)の送電パネル4の位相が元に戻ったことになる。その後、ステップS19に移行してループ値kを1つ進める。
Next, received power information in the
また、ステップS16において送電効率が改善されていると判定した場合にもステップS19に移行してループ値kを1進め、ステップS19の後、ステップS20に移行し、ループ値kが送電パネル4の台数nを超えていれば、ステップS21にてループ値kを1に再設定する。ステップS20及びステップS21の後、ステップS13に戻ることにより、順次送電パネル4の位相制御が繰り返される。なお、この図6の処理フローチャートは無限にループしているが、適宜割り込み処理を入れて中断することができる。
In addition, when it is determined in step S16 that the power transmission efficiency is improved, the process proceeds to step S19 to advance the loop value k by 1, and after step S19, the process proceeds to step S20. If the number n is exceeded, the loop value k is reset to 1 in step S21. By returning to step S13 after step S20 and step S21, the phase control of the
無線電力伝送システムの位相制御処理が、単純な処理フローチャートで記述され、複雑な計算を必要としないことから、小規模な信号処理回路系で実現することが可能である。この実施の形態2では、そのような小規模な処理回路系からなる位相制御部12を電力送信装置1側に配置するものであり、飛翔体の搭載制限範囲内での装置の構築が十分に可能である。位相制御部12が電力送信装置1側にあることによって、レクテナ基地局2側と電力送信装置1側との間の通信は、この発明の位相制御に関する限り、受電電力情報のみで良く、通信情報量を少なくすることができるとともに、通信部6及び通信部11もより簡易な機器で構成することができる。
Since the phase control processing of the wireless power transmission system is described by a simple processing flowchart and does not require complicated calculation, it can be realized by a small signal processing circuit system. In the second embodiment, the
実施の形態3
この発明の実施の形態1及び2においては、基準送電パネル3及びそれ以外の送電パネル4がそれぞれ構造的に分離して配置するような構成で図1及び図5に記述しているが、図7に示すように1つの送電パネル構造14の部分領域として、基準送電パネル3及びそれ以外の送電パネル4を構成してもよい。このような基準送電パネル3及びそれ以外の送電パネル4を領域としてもつ送電パネル構造14であっても、基準送電パネル3及びそれ以外の送電パネル4部分のそれぞれに移相機能を持たせることによって、実施の形態1及び2において説明した無線電力伝送システムの位相制御処理を行うことができる。この場合、送電パネルの分割パターンは固定である必要は無く運用中に制御器で変更することが可能である。
In the first and second embodiments of the present invention, the reference
実施の形態4
この発明の実施の形態4に係る無線電力伝送システム、レクテナ基地局及び電力送信装置について図8を用いて説明する。図8はこの発明の実施の形態4に係る無線電力伝送システム内に設ける位相制御部の構成を表す構成図である。図8において15は位相制御部であり、実施の形態1及び実施の形態2における図1及び図5に示した位相制御部10及び位相制御部12に代替されるものである。位相制御部15において、16は送電パネル4の位相を変更する制御信号(指令)を生成して図1の場合には通信部11へ、図5の場合には制御部7へ出力し、レクテナ9からの受電電力情報に基づき送電効率が良好となるように位相制御する位相制御回路部である。17は位相制御を行う送電パネル4の順序を制御する位相制御順序制御部、18は位相制御の時間間隔及び位相制御量の制御を行う位相制御時間/制御量制御部、19は位相調整時の送電パネル4からの送信電力を制御する送信電力制御部、20は送電パネルをグループ化して送電効率改善の時間短縮を行う位相制御単位制御部である。これらの位相制御順序制御部17、位相制御時間/制御量制御部18、送信電力制御部19及び位相制御単位制御部20は、位相制御の精度や収束性を高めるための制御を行うものであり、個別にそれらの機能をON/OFFすることができるものとする。
A wireless power transmission system, a rectenna base station, and a power transmission apparatus according to
位相制御順序制御部17は、前回までの送電パネル4の位相制御において、各送電パネル4の位相制御量に対する送電効率の変化量を記憶しておき、次回の位相制御では、前回までの電力効率の改善効果が高い送電パネル4から位相制御を行えるように、識別符号(k)の順序を入れ替えるものである。また、位相変更の前後における電力量の変化が設定した閾値以下であり電力効率の改善効果が期待できない送電パネル4や、位相を正負いずれの方向へ制御しても送電効率が改善しない送電パネル4について、設定した回数だけ位相制御を実施しないように位相制御回路部16へ指令する。このように、送電パネル4の位相制御順序を制御することで、より高速な送電効率の改善が図られる。
The phase control
位相制御時間/制御量制御部18は、前回までの送電パネル4の位相制御において、受電側での電力効率計測時の測定周波数での測定ノイズ成分を記憶しておく。次回の位相制御では、各パネルの位相制御量に対する位相変化量がノイズ成分より大きく、電力効率の変化量が判別可能となるように、電力量の計測時間を調整し、計測値を平均化処理することでノイズ成分を低減する。また、前回までの位相変化に対する電力効率の変化量を記憶しておき、電力効率測定値のノイズ成分を低減するのに指定の閾値以上の長時間を要する場合は、指定の量だけ位相制御量を拡大する。あるいは、指定の閾値以下の短時間である場合は、指定の量位相制御量を縮小する。指定の時間以上電力効率を測定しても電力効率の変化量がノイズ成分以下で改善の判定ができない場合は、位相制御に対して電力変化が無しとする。なお、受電側の測定ノイズ成分に関しては事前に求めた値を使用しても良い。制御に使用する指定量はその送電システムにおいて最適値を決める。また、送電効率が指定の値より低い場合は、位相制御量をより大きくすることで送電効率改善の時間短縮を図る。
The phase control time / control
送信電力制御部19は、送電装置運用開始時や、保守時において、各送電パネル4の位相調整がまだ実施されておらず、各送電パネル4の位相が殆ど揃っていない状況で、送電出力100%で位相調整するのが困難な場合(目標受電装置以外の地点へ電力が干渉するなどの問題を生じるため)、基準送電パネル3と位相調整中の送電パネル4以外、あるいは、基準送電パネル3と位相調整済みの送電パネル4、位相調整中の送電パネル4以外の送電を低減あるいはOFFすることにより、送電パネル4の位相を初期調整することが可能となる。また、受電レクテナ外への干渉量をより抑えるために、基準送電パネル3、及び位相調整中に電力を出力している送電パネル4を含めた全パネルの電力量を低減することも可能である。また、送信電力制御部19は、位相調整中の送電パネル4の電力に対する影響を顕現させるため、周囲のパネルの電力を調整するようにしてもよい。
The transmission
位相制御単位制御部20は、複数の送電パネル4をグループとし1組の送電パネルとして位相制御することで、位相制御回数に関わる位相制御単位を制御するものである。位相制御単位を広くすることで、位相制御回数の増大が抑制され、より短時間での位相調整が可能となる。前回までの位相制御結果、あるいは、先見的な調査により基準パネルに近いなど位相の変動が少ない区画の複数の送電パネルや、位相変化が共通な複数の送電パネルをグループとして纏めることで制御単位を広げることができる。また、送電効率が指定の値より低い場合に、送電パネルをグループ化して位相制御回数を抑制することにより、短時間で送電効率の改善を図ることができる。逆に、送電効率が良好な状態では、送電パネルのグループ化を縮小し、各送電パネルでより詳細な位相制御をすることによって、更に送電効率の改善を図るようにする。
The phase control
1 電力送信装置
2 レクテナ基地局
3 基準送電パネル
4 送電パネル
9 レクテナ
10、12、15 位相制御部
DESCRIPTION OF
Claims (14)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010147794A JP5310659B2 (en) | 2010-06-29 | 2010-06-29 | Wireless power transmission system, rectenna base station, and power transmission apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010147794A JP5310659B2 (en) | 2010-06-29 | 2010-06-29 | Wireless power transmission system, rectenna base station, and power transmission apparatus |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2012016087A JP2012016087A (en) | 2012-01-19 |
JP5310659B2 true JP5310659B2 (en) | 2013-10-09 |
Family
ID=45601880
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2010147794A Active JP5310659B2 (en) | 2010-06-29 | 2010-06-29 | Wireless power transmission system, rectenna base station, and power transmission apparatus |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5310659B2 (en) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102969805B (en) * | 2012-12-07 | 2015-02-18 | 四川大学 | Microwave energy switching device |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3584869B2 (en) * | 2000-09-14 | 2004-11-04 | 三菱電機株式会社 | Space solar power generation method and system using the method |
JP3584925B2 (en) * | 2001-11-29 | 2004-11-04 | 三菱電機株式会社 | Space solar power system |
JP5336709B2 (en) * | 2007-03-09 | 2013-11-06 | 三菱重工業株式会社 | Power supply system |
JP5075455B2 (en) * | 2007-04-11 | 2012-11-21 | オリンパス株式会社 | Wireless power supply system |
JP4715874B2 (en) * | 2008-06-20 | 2011-07-06 | 三菱電機株式会社 | Wireless power transmission system, power transmission device, and rectenna base station |
-
2010
- 2010-06-29 JP JP2010147794A patent/JP5310659B2/en active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2012016087A (en) | 2012-01-19 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR102656025B1 (en) | Multi-beam power control methods and systems | |
EP2396854B1 (en) | Communication system, network element and method for antenna array calibration | |
EP2396851B1 (en) | Communication system, apparatus and methods for calibrating an antenna array | |
CN103916171B (en) | A kind of control method of wave beam forming, apparatus and system | |
JP4326673B2 (en) | Method for starting communication apparatus having nonlinear distortion compensation apparatus | |
EP2107637A1 (en) | Antenna array and corresponding method for power loss compensation and suppression of sidelobes | |
JP2004135263A (en) | Array antenna system | |
CN105830357B (en) | The multi-beam for providing the intertexture of concurrent beam selection, automatic growth control (AGC) and automatic frequency correction (AFC) obtains waveform | |
MX2011004995A (en) | Iterative antenna beam forming systems/methods. | |
US9774357B2 (en) | Multi-channel array distortion compensation apparatus and method | |
CN107431531A (en) | Autonomous satellite automatic growth control | |
CN111934446B (en) | A zoom wireless energy transmission system and method based on a plane time reversing mirror | |
KR20210073306A (en) | A method for transmitting a power by using a meta surface in wireless communication system | |
KR20230013542A (en) | MIMO system including intelligent reflective surface and optimal phase transformation matrix acquisition method for intelligent reflective surface to improve sum capacity of channels applied to it | |
US20130093635A1 (en) | Modal adaptive antenna using pilot signal in cdma mobile communication system and related signal receiving method | |
JP5310659B2 (en) | Wireless power transmission system, rectenna base station, and power transmission apparatus | |
CN102509892B (en) | Electrically adjustable antenna system and method | |
JP2017069688A (en) | Power transmission device, power reception device and communication method using the same | |
WO2022137891A1 (en) | Signal processing apparatus, signal processing method, and non-transitory computer-readable medium | |
KR20210022362A (en) | Control apparatus of transmit antenna for improving wirless-power transfer efficiency and control method thereof | |
US11239552B2 (en) | Beamforming device, calibration method and calibration system for the same | |
RU2539311C2 (en) | Carrier generation method and device and remote radio unit | |
US9761940B2 (en) | Modal adaptive antenna using reference signal LTE protocol | |
JP7034858B2 (en) | Wireless device and communication control method | |
EP2924805A1 (en) | Monolithic radiofrequency dual-stream transmission device, use method, and antenna system |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20120827 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20120911 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20121029 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20130604 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20130617 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 5310659 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |