Thiết kế, chế tạo và thử nghiệm hệ thống truyền năng lượng dùng sóng siêu cao tần

Bài viết trình bày về thiết kế, chế tạo và thử nghiệm hệ thống truyền năng lượng không dây sử dụng sóng siêu cao tần. Nó khám phá việc sử dụng sóng vô tuyến từ 300MHz đến 300GHz để truyền năng lượng, một ý tưởng có từ thời Nikola Tesla.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Thiết kế, chế tạo và thử nghiệm hệ thống truyền năng lượng dùng sóng siêu cao tần THIẾT KẾ, CHẾ TẠO VÀ THỬ NGHIỆM HỆ THỐNG TRUYỀN NĂNG LƯỢNG DÙNG SÓNG SIÊU CAO TẦN TS. Đoàn Hữu Chức1*, Nguyễn Văn Vương2 Trường Đại học Thủy lợi 1 *Email: chucdh@tlu.edu.vn 2 Viện Kỹ thuật Hải quân TÓM TẮT Bài báo trình bày về thiết kế, chế tạo và thử nghiệm hệ thống truyền năng lượngkhông dây sử dụng sóng siêu cao tần. Nó khám phá việc sử dụng sóng vô tuyến từ300MHz đến 300GHz để truyền năng lượng, một ý tưởng có từ thời Nikola Tesla. CácTác giả đã phát triển anten, mạch chỉnh lưu nhân áp và thử nghiệm mảng rectenna,đạt hiệu suất chuyển đổi năng lượng đáng kể. Công trình này mở ra hướng mới chotruyền năng lượng không dây, hứa hẹn ứng dụng trong khai thác năng lượng mặt trờivà cung cấp năng lượng cho thiết bị IoT và y tế. Từ khóa: Truyền năng lượng không dây; sóng siêu cao tần; vệ tinh truyền nănglượng mặt trời; mạch tách sóng và chỉnh lưu. ABSTRACT The article discusses the design, fabrication, and testing of a wireless powertransmission system using microwave frequency. It explores the use of radio wavesfrom 300MHz to 300GHz for energy transmission, an idea originating from NikolaTeslas time. Scientists have developed antennas, voltage multiplier rectifying circuits,and tested rectenna arrays, achieving significant energy conversion efficiency. Thiswork opens new directions for wireless energy transmission, promising applications insolar energy harvesting and powering IoT and medical devices. Kyewords: WPT - Wireless Power Transmission; MPT - Microwave PowerTransmission; SPS - Space Power Satellite; Rectenna.1. GIỚI THIỆU CHUNG truyền năng lượng sóng siêu cao tần MPT (Microwave Power Transmission). Năng lượng siêu cao tần thườngdùng để chỉ các dạng năng lượng liên Khai thác năng lượng siêu cao tầnquan đến sóng điện từ có tần số rất cao. là một ý tưởng xuất hiện từ lâu. NikolaTrong vật lý và kỹ thuật, sóng siêu cao Tesla là người phát minh ra radio, ôngtần (Microwave) thường dùng để chỉ được coi là cha đẻ của truyền dẫn khôngdải tần số sóng vô tuyến từ 300MHz đến dây. Ông là một trong những người đầu300GHz. Một trong những ứng dụng tiên đưa ra ý tưởng truyền năng lượngcủa sóng siêu cao tần là dùng truyền không dây và ông đã chứng minh cũngnăng lượng không dây WPT (Wireless như rất tin tưởng vào việc truyền năngPower Transmission) đó là việc truyềnmột năng lượng lớn dùng sóng điện từ lượng điện không dây từ rất sớm vàotruyền từ nơi này đến nơi khác mà năm 1891. Năm 1893, Nikola Tesla đãkhông sử dụng dây dẫn. Khi đó ta gọi là biểu diễn sự thắp sáng không dây cho 105các bóng đèn huỳnh quang tại triển lãm hiện việc thu gom năng lượng sóng vôChicago. Tháp Wardenclyffe được ông tuyến cho các thiết bị sử dụng mức năngthiết kế chủ yếu phục vụ cho việc truyền lượng thấp, đặc biệt là các thiết bị IoT vànăng lượng điện không dây hơn là thiết bị y tế đeo theo người [4], [5].truyền điện tín. Năm 1961 Brown đã 2. SƠ ĐỒ HỆ THỐNG THU PHÁTđăng bài báo đầu tiên đề xuất việc NĂNG LƯỢNG KHÔNG DÂYtruyền năng lượng bằng sóng siêu cao Truyền năng lượng không dâytần và năm 1964 ông đã trình diễn mô WPT là việc truyền một năng lượng lớnhình máy bay trực thăng thu năng lượng dùng sóng điện từ từ nơi này đến nơitừ chùm tia siêu cao tần để bay ở tần số khác mà không sử dụng dây dẫn.Như2,45GHz trong dải tần dành cho các ứng đã biết năng lượng điện từ luôn gắn liềndụng về công nghiệp, nghiên cứu khoa với sự tồn tại và lan truyền của sóng.học và y tế, gọi là băng tần ISM Chúng ta có thể sử dụng tất cả các lý(Industry, Science, and Medical). Năm thuyết về sóng điện từ khi nghiên cứu1968 tiến sĩ Peter Glaser của Công ty về truyền năng lượng không dây WPT.Arthur D. Little đưa ra ý tưởng dùng Sự khác nhau giữa WPT và các hệMPT cho hệ thống vệ tinh truyền năng thống truyền thông tin chỉ ở hiệu suất.lượng mặt trời SPS (Space Power Hệ phương trình Maxwell chỉ ra rằngSatellite) do ông đề xuất. Theo đó SPS trường điện từ và năng lượng của nóbao gồm một hệ t ...