基于特斯拉线圈的无线充电模型设计

在无线电能传输的研究中,广为人知的是发明者尼古拉·特斯拉发明的火花间隙特斯拉线圈,虽然该线圈结构简单原理易懂,但是其大电压、大电流的工作模式会危及使用者的生命安全。针对此问题设计了固态追频特斯拉线圈和固态定频特斯拉线圈,在实现无线电能传输的基础上保障了使用者安全。经实验证明,设计的3种电路无论是否正常工作,都不会产生危及使用者生命的电压电流。其中固态追频特斯拉线圈可以在9 V电池供电的情况下点亮节能灯,固态定频特斯拉线圈可以在12 V直流电压供电的情况下实现次级线圈尖端放电。     

电子电流互感器高压侧电路设计的改进

为提高电子式电流互感器测量精度,在此对高压侧电路进行了改进,提出了目前新的设计方案.主要叙述了Rogowski线圈、高压侧电源、高压侧信号处理电路即积分电路、移相电路的改进情况.通过采用新型罗氏线圈可使线圈均匀绕制和每匝线圈横截面相等,克服了传统罗氏线圈的缺点.提出了一种新的高压供电方案,使供电电路能够在母线大电流和空载小电流下仍能正常工作,提供稳定的输出电压,有效解决了电子电流互感器高压侧电源问题.介绍了数字积分器,采用积分算法设计的数字积分器具有更高的精度和稳定性,相位特性优良.同时提出基于贝塞尔滤波器的全通恒时延滤波器,其幅度特性恒定,而且在低频范围内具有恒定的延迟时间.     

一种高压断路器分、合闸线圈防烧保护装置的设计

分析了高压真空断路器的分闸、合闸线圈烧毁现象的原因,从工作原理、原理框图及电路原理等方面介绍了一种高压断路器分、合闸线圈防烧保护装置,可提高断路器的可靠分断能力,保证电力系统的稳定性和可靠性。     

一种新型变换器式取能电路

电流互感器取能技术是解决高压输电线路实时监测设备供能的较好方式,但其存在热耗大、整流后电压变化范围大的问题。为此文中提出一种新型变换器式取能电路,采用取能线圈和辅助线圈2个绕组,利用磁链守恒和开关电源的脉宽工作特性,使取能绕组整流后的电压受闭环控制得到稳压。该取能电路设计简单、取能绕组输出功率大、整体效率高。文中对取能电路的原理进行了分析,给出磁感应强度、电流、绕组匝数的计算公式,对电路进行了仿真,并通过一个2.5W的原理样机进行了实验验证。     

大功率高压电力电子器件多路驱动器

针对高压控制系统中大功率电力电子器件不同驱动电路存在的问题,提出了一种全新的大功率高压电力电子器件多路驱动器设计方案,包括工作原理、硬件结构和控制方案。利用单端反激电路产生脉冲大电流,多个高频电流互感器传递脉冲电流,实现隔离高压和高压驱动电路之间的隔离,成功地解决了低成本隔离问题及驱动电路可靠性问题。试验结果表明,该方案能安全可靠地控制串并联大功率电力电子器件的导通和关断。     

有源电子式互感器特制线圈供能方法

针对有源电子式互感器中高压侧电路的供能问题,研究了特制线圈的供能方法。先对特制线圈绕线匝数与最小启动电流间的关系进行研究,提出改善最小启动电流的方法;然后设计并实现了两种方案所对应的硬件电路,比较了两种方案的优缺点。特制线圈与硬件电路联合测试的结果表明在≤12A的启动电流下,性能较好的供能方案能够提供590mW的功率输出,从而为电子式互感器高压侧电路的设计提供了能量保证。     

开关磁阻电机的一种无位置检测器方案的研究

提出了一种新型的使用了测试线圈的无位置传感器方案，这种方案是通过测量导通相测试线圈的电感来获得实时转子位置，并使用测试线圈的反串技术和串联谐振技术来消除电机内电磁场对测试电路的干扰。本文对此进行了理论分析和实验验证，并成功地开发完成了一台１００Ｗ三相６／４结构的无位置传感器开关磁阻电机原理样机。     

高压输电线路在线监测设备无线供电磁耦合机构优化

对高压输电线路进行实时精准的在线监测是保障电网稳定运行的有效手段。磁耦合共振无线供电为解决在线监测设备供电困难的问题提供了一种可行方案,但传统磁耦合共振系统耦合程度弱,传输效率对传输距离变化敏感,总体性能欠佳。基于电路模型分析了耦合线圈互感对传输效率的影响,提出了考虑线圈与磁芯耦合影响关系的联合优化方案从而提升传输性能。仿真和实验结果验证了在同轴间距、水平和角度偏移变化时的系统效率提升。为提升磁耦合系统传输效率和距离提供了一种有效方案。     

电动汽车分段式动态无线供电的投切调控方法

为解决动态无线供电系统中由于采用分段式导轨的布局结构使得原边发射线圈数目增加,进而需要对各段导轨中发射线圈进行实时投切控制的问题,本文提出了一种动态射频位置检测方案。利用射频芯片设计一种高性能433MHz射频电路,并设计了一种定向PCB板载天线接入射频电路以提高位置检测系统的指向性。通过调整模块的发射功率和接收灵敏度来控制其通讯识别距离并测试其穿透性能与抗干扰能力,最终验证其检测识别性能良好。     

高压ECT中激光供能电源的设计

激光供能作为一种新的供能方式逐步为高压电子式电流互感器设计所采用。设计了一种用于高压电子式电流互感器的激光供能方案,提出了一种激光供能与异步串行通信复用的功率激光器驱动方法,具体给出了激光器的驱动电路、保护电路和自动恒温控制方案,并在此基础上提出了MCU控制系统的模型。最后对高压侧的高效率光能-电能转换电路进行了设计。     

Measurement of the parameters and the resonance frequency in semiconductor controlled Tesla transformer

This paper presents the equivalent circuit and the parameters of a Tesla transformer. The resonance frequency to generate a high test voltage in the air-cored transformer is determined.An experimental Tesla transformer system is designed by using a few simple tools such as a Tesla coil, function generator and ultra-fast semiconductor switch. By using high frequency DC chopper, a resonance voltage induced between the primary and secondary coils. Result is a power supply that generates test voltages in the level of 200.000–250.000 V. The paper presents the input/output relations of the Tesla transformer and properties of semiconductor controlled driver system.     

磁谐振式无线电能传输效率优化方法研究进展

无线电能传输WPT（wireless power transfer）技术作为一种新型的电能传输方式以其高可靠性、实用性和安全性而备受关注。然而WPT能否替代传统的有线输电而成为通用技术,其最关键的影响因素之一就是传输效率。首先,针对WPT技术对于传输效率优化的迫切需求,系统综述了国内外在磁耦合谐振式WPT研究领域中关于传输效率优化方法的研究进展。然后,对WPT系统的研究进展进行了综述,分别从线圈优化设计、谐振链路改进、频率控制及阻抗调节4个方面,介绍了近年来国内外关于磁耦合谐振式WPT传输效率优化方法的研究进展。最后,对WPT技术传输效率优化研究的未来发展趋势进行了展望。     

基于线圈定位与电容阵列的感应式无线电能传输系统调谐控制

在实际应用中,感应式无线电能传输系统通常存在耦合线圈错位的复杂工况,影响系统的传输功率和效率。基于线圈定位与电容阵列提出一种适于S/SP补偿网络的调谐控制策略,在错位失谐工况下,主动利用原、副边线圈的位置信息,优化系统特性。为了量化系统的输出电压波动,建立了S/SP补偿网络在全工况下电压增益曲线的计算模型。进而为确保错位工况下系统的恒压输出特性,在给定的耦合系数变化范围和输出电压波动指标内,给出了电容阵列切换级数和容值调节步长的最优设计,并与传统定电容补偿进行对比。最后,通过一台800 W输出的原理样机对所提策略的有效性进行验证。验证结果表明,采用所提调谐控制策略,可以显著提高系统的输出功率与效率,并大幅降低其输出电压波动。     

基于分布系数法的电磁环网潮流控制形式研究

电磁环网故障是威胁电网安全运行的一个重要因素,在实际运行中,需重点分析与监控。为解决传统电磁环网潮流控制形式存在安全隐患及不能充分发挥电磁环网的输送能力问题,研究了基于分布系数法的控制形式。该控制形式将高电压线路潮流乘以分布系数后叠加到低电压线路潮流上,以叠加后的潮流不超过稳定限值作为控制原则。以广西电网的一个电磁环网为例进行了对比研究,结果表明:该控制形式能较好地适应机组出力、负荷等工况的变化,能够在确保系统安全的前提下充分发挥电磁环网的输送能力,优于传统控制形式,可用于实际电磁环网的计算分析与调度监控。     

输入串联输出等效并联多逆变器驱动的高压大功率无线电能传输系统研究

提升逆变器输入侧直流电压源的电压等级,是实现更大功率无线电能传输的可行方案之一。但单个开关器件的额定电压有限,满足不了更高输入电压的需求。为此,文章设计了一种输入串联输出等效并联多逆变器驱动的高压大功率无线电能传输系统。该系统采用多个逆变器串联以承担较高的输入直流电压,同时每个逆变器驱动一个独立的发送线圈向同一个接收线圈发送功率。文章在考虑多个发送线圈之间互感的情况下对该系统的谐振电路参数进行了设计,分析在零相差(Zero Phase Angle,ZPA)及非零相差两个条件下系统的电流和功率输出能力,发现了运行角频率及互感的乘积对系统输出能力具有重要影响。开发出由三个逆变器串联驱动的无线电能传输样机,在750 V直流输入条件下获得最大38. 4 kW的无线电能传输功率,效率达88. 7%。     

一种水介质脉冲形成线充电用Tesla变压器

为了给水介质脉冲形成线快速、高效地充电,研制了一种耦合系数为0.75的Tesla脉冲变压器。推导了开放磁芯结构Tesla变压器的初级和次级电感计算公式;根据研制的变压器几何尺寸,对该变压器的主要参数进行了理论计算并用PSpice软件对变压器给脉冲形成线充电过程进行了模拟计算。该脉冲变压器已应用于基于水介质螺旋脉冲形成线的脉冲调制器中,当变压器的初级输入50kV的脉冲电压时,次级输出脉冲电压给水介质螺旋脉冲形成线充电电压高达720kV,变压器能量效率为36%。理论和模拟结果与实验测量值基本一致,该脉冲变压器具有运行稳定、体积小、结构紧凑等特点。     

在线电压安全评估在北京电网中的应用

北京电网是京津唐(北京-天津-唐山)电网的枢纽,而且从区外受电比例过高,因而在线监测和分析北京电网的电压稳定问题显得尤其迫切.文中应用DSA PowerTools软件建立了在线电压安全评估系统对北京电网进行在线电压安全评估.它具有电压安全评估、故障筛选、确定预防控制措施、离线分析等电压安全评估功能,在此基础上开发了一个面向北京电网的数据接口程序和系统计算结果的Web浏览功能.北京电网的实际投运情况表明,整个系统的运行情况良好,实现了全部电压安全评估功能,还可通过数据接口程序实现用户交互故障设置和输入数据文件编辑等功能,并可利用Web更快速、直观地浏览计算分析结果.     

基于内点算法的电压校正控制

电力系统的实际运行中可能存在某些状态变量的越限，在线运动的无功／电压控制软件必须首先满足运行安全要求，保证电压在其合格范围内，并进一步在电压安全的基础上降低有功损耗。通过将越限约束转化为等式约束，推导了进行电压越限校正的原－对偶内点算法。求解目标函数为控制变量运作次数量少的优化问题得到电压校正控制。并针对控制变量的选取，违限约束校正方法问题进行了分析。实际计算表明，可以有效地降低问题规模，减少校正控制次数。