《雷射遠程能量傳輸系統關鍵技術研究》是依託南京航空航天大學，由金科擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：雷射遠程能量傳輸系統關鍵技術研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：金科
- 依託單位：南京航空航天大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
近年來無人機被越來越多的套用。然而現有無人機在航程和續航時間受限於自身所攜帶的燃油量和電池容量。通過非接觸電能傳輸技術可以對無人機進行遠距離、非接觸式充電，將大大提高無人機的續航時間，從而為飛行帶來革命性影響。本項目將對雷射遠程能量傳遞系統的關鍵技術進行研究。針對傳統半導體雷射器線性驅動電源在大功率系統場合下效率不高的問題，研究新型大功率高效低紋波半導體雷射器開關電源。提出接收最大功率跟蹤技術，採樣接收端的光功率並反饋到發射端，來調整雷射器的發射功率以保證接收端能接收到足夠的能量，從而解決雷射器為應對大氣環境對雷射在傳輸過程中造成的衰減問題，一方面減輕系統的散熱負擔另一方面延長雷射器的壽命。提出功率和信號疊加技術，使系統通信功能得到擴展，在緊急情況下實現系統信息的雙向傳遞。最終構建一套雷射遠程能量傳輸驗證系統，驗證理論研究的正確性。
結題摘要
雷射遠程能量傳輸系統是一個跨多學科的綜合性技術，其作為一門新興的電能傳輸技術具有傳輸距離遠、傳輸功率大和移動靈活性好等優點，可在地面電能分配、空間科學研究、太空能源利用等領域進行套用，正逐漸受到人們的關注。目前電能傳輸效率是制約雷射系統套用的瓶頸，為此在已有研究中多從雷射器技術和光伏技術的角度，通過最佳化器件效率來提升系統效率，而從功率變換角度出發，討論如何充分利用器件電光/光電轉換能力對系統整體性能進行提升的研究較少。為此本項目對雷射遠程能量傳輸系統的關鍵技術展開了研究。首先，創新性的提出LD效率最優的電流驅動技術。闡述了通過最佳化LD輸入電流的形式，能有效提高LD工作效率，使其電-光轉換能力得到最大程度的利用的機理，為LD的高效套用提供了新思路和理論基礎。然後，提出光伏陣列效率最優的電氣布局方式。通過提出的簡化模型和最佳化算法能快速、方便的得到效率較優的陣列結構，從而為實際套用提供有效的解決方案和指導，具有重要的實際套用價值。最後，開創性的提出了系統功率最佳化控制策略，分析了輸入電流占空比對系統效率的影響規律，得到了通過控制輸入電流占空比去提高系統效率的方法，解決了現有開環系統功率不受控的問題，開拓了系統效率提升的理論和途徑。
