无接触供电系统PS补偿结构下效率研究

无接触供电系统采用松耦合感应能量传输,和传统变压器相比,其耦合系数低,因此传输效率较低,这正是制约其发展的地方。从无接触变压器的一次、二次侧的逆变电路,一次、二次侧的无功补偿方式等方面分析了影响系统效率的主要因素,为PS补偿结构下系统效率的提高提供了参考。     

非接触感应电能传输系统松耦合变压器参数设计

松耦合变压器是非接触感应电能传输系统中的关键部分.在简要介绍松耦合变压器的基本结构和工作原理的基础上,提出了松耦合变压器的互感等效电路模型.根据松耦合变压器的特点,分析了铁芯材料、绕组位置、气隙大小对变压器耦合系数的影响.同时,针对原、副边漏感的特性,进一步讨论了变压器原、副边电路补偿问题.最后给出了非接触感应电能传输系统中松耦合变压器的耦合系数、网络补偿等几个重要参数的设计方案.     

无线电能传输系统补偿拓扑综述

在无线电能传输系统中,其补偿拓扑是系统的重要组成部分。磁耦合系统中初级与次级之间存在较大的气隙,且漏感较大,耦合系数低,系统的能量传输能力也低,需要采用补偿技术以实现能量的高效传输。以谐振式无线电能传输系统为研究对象,分析了四种基本补偿拓扑的统一等效电路模型,推导了输出端口等效电路随线圈自感、互感、频率等参数变化的解析表达式,在此基础上详细分析了系统输出状态在不同参数下的电路性能,并总结了其优缺点。该研究成果对无线电能传输装置设计具有一定的指导意义。     

非接触式松耦合感应电能传输系统原理分析与设计

给出了非接触式松耦合感应电能传输的基本原理，讨论了影响系统电能传输的关键因素。针对不同的应用场合，对原副边进行了补偿设计，提高电能传输效率和减小供电电源的电压电流定额。并对系统稳定性和可控性问题进行了讨论。最后，基于以上分析，给出非接触式松耦合感应电能传输系统的一般设计方法。     

基于ICPT系统的新型旋转式变压器

旋转式非接触电能传输技术,基于电磁感应耦合定律,利用电力电子变换器和旋转变压器实现电能从静止端到旋转端非接触传输,从而取代导线、电刷和滑环,提高了供电的可靠性和安全性。针对以往罐式松耦合变压器在气隙较大的情况下耦合效果较差,提出了一种基于罐式变压器的改进结构,用串联（S拓扑）补偿系统提高能量传输效率。建立松耦合变压器的仿真模型,对新型松耦合变压器同罐形松耦合变压器进行对比分析。搭建实验平台,对新型松耦合变压器在大气隙条件下耦合效果进行验证。     

非接触感应能量传输系统中松耦合变压器的研究

对基于非接触感应能量传输系统中的松耦合变压器进行了研究,对松耦合变压器的建模与电路分析进行了论述,着重对影响系统功率传输能力的耦合系数进行了研究。通过ANSYS仿真,对比了两种松耦合变压器的耦合系数的大小。选取耦合系数较高的第二种绕线方式设计了1kW全桥谐振变换器的松耦合变压器,并进行了实验数据测定。最后,详细分析了实验结果与仿真存在差异的原因。     

松耦合感应电源系统在扭矩遥测中的应用研究

结合现代扭矩测量技术,提出一种将松耦合感应电源系统应用到扭矩遥测中的方法。建立感应电源的电路模型,介绍补偿电路的计算方法,并分析负载变化对传输功率的影响。     

功率因数校正技术在松耦合电能传输系统中的研究

松耦合电能传输系统采用一种新型的电能传输技术,其关键部件是松耦合变压器,它的耦合系数较低,制约着系统的传输功率。介绍了感应电能传输系统的组成,并分析了功率因数校正电路工作原理及参数选择,并将功率因数校正技术应用于松耦合电能传输系统;仿真与实验结果表明该技术提高了系统的有功功率,降低了系统的无功损耗。     

基于可调增益恒流源补偿网络的磁场耦合无线电能传输LED驱动电路

对于磁场耦合无线电能传输(WPT)系统,由于松耦合变压器漏感较大,补偿技术是实现其能量高效传输的关键。在半导体(LED)照明应用中,WPT LED驱动电路应直接输出LED所需的驱动电流,还应避免无功功率环流,减小器件应力,实现功率器件软开关。针对现有补偿网络的输出电流增益依赖变压器参数,而松耦合变压器存在设计受限的缺点,本文采用二端口网络理论,提出一族恒流源补偿网络,通过调节补偿参数灵活调节输出电流增益,增加变压器设计自由度。最后采用同一电路结构和变压器,分别实现了0.5A、1A和1.5A输出的WPT LED驱动电路,实验结果验证了理论分析的正确性。此外,还对所提出的可调增益补偿网络的特性进行了详细分析。     

松耦合感应电源性能的影响因素分析

本文针对串并补偿结构的松耦合感应电源系统,建立了互感模型,分析了输出功率和传输效率达到最大值的条件,得出了系统在谐振频率工作时输出功率和传输效率只与映射阻抗的实部和线圈内阻有关的结论.最后根据实验参数,分析了工作频率、线圈内阻和负载变化对系统性能的影响.     

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%。     

带有大中继线圈的无线充电磁耦合器抗偏移特性研究

感应式电能传输技术在电动汽车实际应用中不可避免地出现原副边线圈相对位置错位,这会导致系统效率下降、线圈过流等一系列问题。针对这些问题,提出一种带大中继线圈的三线圈磁耦合器结构用于提升系统抗偏移能力。结合解析法和有限元法,分析了影响系统效率的关键因素,研究了不同补偿参数下三线圈磁耦合器传输性能以及不同偏移程度下两线圈和三线圈的互感和损耗的变化规律,并验证了含大中继线圈的三线圈磁耦合器在提升抗偏移能力方面的独特优势。在此基础上,提出基于两线圈和三线圈切换的具有强抗偏移能力的磁耦合器优化设计方法。设计并研制了线圈尺寸为400 mm×400 mm的磁耦合器样机,实验结果表明在偏移尺寸达到线圈尺寸50%、输出功率为3 kW的情况下,磁耦合器效率可达95 %,相比传统两线圈磁耦合器效率提升5 %。     

一种高偏移容限的无线电能传输系统设计

针对电动汽车充电应用的感应式无线电能传输技术凭借其安全可靠、灵活方便的特点受到广泛研究。该技术所使用的松散耦合变压器通常存在较大的漏感,从而大幅降低变压器的耦合系数和系统的功率传输能力,当变压器的原副边在电动汽车泊车后发生偏移时,该特性尤为突出。提出了一种具有高偏移容限特性的感应式无线电能传输系统设计,其松散耦合变压器结合了螺线管型和双解耦绕组型线圈结构的耦合特性,可以实现更大的偏移范围;另外,给出了与所提变压器结构相匹配的电路拓扑适用条件,并分析总结了原副边采用不同的补偿拓扑以及电路输出端采用不同的连接方式时系统的输出特性。通过三维有限元仿真工具,在正对以及偏移条件下对变压器的耦合特性进行仿真分析,并在具有200 mm气隙间距的3 kW实验平台上进行实验验证。     

脉冲功率源用高耦合度储能电感研究

在电感储能型脉冲功率源中耦合电感是关键。首先从STRETCH Meat grinder 电路出发,阐明了高耦合度电感的概念,然后通过分析影响耦合度的关键因素给出了高耦合度储能电感的模型,并对耦合电感的电感量和磁场的计算进行了数学推导。为了进一步的了解耦合电感的磁场分布情况,本文对其进行了有限元仿真,得到了耦合电感的磁感应强度分布云图和能量分布云图,考虑到漏磁的存在,在文章的最后还对耦合电感的漏磁进行了仿真计算。通过本文的研究能够为脉冲功率源用高耦合度储能电感的优化设计提供一定的理论依据。     

磁悬浮列车系统中的通信线力线路危险路遭受电影响的评估

本文提出一种通信线路遭受电力线路危险影响的评估方法。电力线路对通信线路的干扰 ,主要是由于电力线路电压和电流通过感性、容性和阻性耦合造成的。在平行长度较大时 ,带金属保护套的电力电缆对通信线路的干扰主要取决于感性耦合。本文建立了在最严重情况下电力线路对通信线路上产生的感应电压计算模型。上海磁悬浮列车示范运营线是世界上第一条投入商业运营的高速磁悬浮列车线 ,由于此系统中有数段 1 1 0kV电缆和通信线平行 ,通信线路上产生的原始感应电压大大地超过了我国相关国家标准的允许值。通过电力电缆金属保护层的三相交叉互联 ,并且在一大段电缆的两侧的金属保护层同相互联接地 ,大大地降低通信线路上产生的感应电压。该补偿方法有效地解决了上海磁悬浮列车系统中通信线路与电力线路的感性耦合问题。     

消除交叉耦合的三相感应式电能传输系统

传统的三相感应式电能传输系统的磁耦合机构存在严重的交叉耦合,影响系统效率。为了消除原副边线圈之间的交叉耦合,文中分析了三相串—串拓扑电路,利用DDQ结构线圈解耦的原理,在DDQ型线圈上增加一个与原DD线圈成90°放置的DD型线圈,使不同线圈间互感均为零,由此提出并设计了一种消除交叉耦合的三相感应式电能传输系统磁耦合机构。最后,搭建了一个3.3 kW的原理样机进行验证。实验表明,所设计的三相耦合机构的交叉耦合可以忽略,最高效率(直流—直流)可达95.61%,当系统偏移15%的情况下,内部的解耦被严重破坏时,系统效率发生下降,最大降低2.16%。实验结果表明该结构有效且可行,可适用于三相大功率传输。     

磁耦合谐振式无线电能传输系统阻抗分析与匹配电路设计方法

针对无线电能传输系统中阻抗失配引起的效率低和烧毁射频功放等问题,综合考虑耦合因数、电源和线圈内阻,利用互感耦合理论对四线圈结构的磁耦合谐振式无线电能传输系统中射频功放的负载阻抗进行等效分析;并针对通过改变系统互感系数来调整阻抗难以达到理想效果的缺陷,提出和设计阻抗匹配电路方法来调整阻抗。根据阻抗特性设计了π型结构的阻抗匹配电路,给出了系统器件参数的计算方法和结果。最后设计了基于磁耦合谐振技术的无线电能传输装置,并进行了阻抗匹配实验,实验结果与理论分析具有较好的一致性,证明了理论分析的正确性。也为进一步研究自适应阻抗匹配,提高无线电能传输功率和效率提供了有益的参考。     

Research on optimal distribution of the magnetic powder in wireless power transfer

Electrical Engineering - Wireless power transfer system usually has the problems of low efficiency and small mutual inductance, and a scheme of variable mutual inductance coupling based on...     

任意空间位置线圈的互感计算方法

磁耦合谐振式无线电能传输技术通过空间分离线圈之间的电磁耦合实现电能的无线传递,耦合线圈尺寸的不同和相对位置的变化会引起线圈间的互感变化,继而影响无线电能传输系统的特性。以常见的矩形截面空心线圈为分析对象,对任意空间位置线圈间互感的计算方法进行研究,通过纽曼公式和细分求和法推导了互感的理论计算公式,为静态和动态无线电能传输系统的设计提供支持。在耦合线圈具有不同轴向距离、径向偏距及旋转角度等空间位置情况下,公式编程计算和实验测量结果都具有一致性,证明了计算方法的正确性。