一次侧线圈阵列的无线电能传输系统设计

无线电能传输系统采用松耦合变压器进行能量传递,但由于发送端与接收端相对位置较远,耦合系数较低,故带来磁路环节传输效率低的问题。根据松耦合变压器的互感模型,分析了几种因素对传输效率的影响,并选择一次侧和二次侧电路均串联电容的补偿方式,设计了带有两个一次侧线圈的无线电能传输系统,包括一次侧线圈切换电路、电流检测电路以及控制程序。该设计提升了整个系统的功率因数,有效地改善了磁路环节的传输效率。     

基于导抗变换器的ICPT恒流源补偿网络设计

针对感应耦合电能传输系统负载切换时输出电流不稳定问题,提出一种用于恒压输入、恒流输出的二次侧补偿网络。该补偿网络将松耦合变压器及补偿元件等效为导抗变换器,不仅可以实现输出电流与负载无关,而且可以保证系统处于完全谐振状态。依据互感模型,利用二端口理论建立了系统的阻抗模型,推导了输出电流与输入电压关系,给出了整个系统实现输出恒流以及单位功率因数输入的参数配置方法,并分析了主要参数对系统性能的影响。另外,对系统参数进行了优化设计,以便减小装置体积,降低成本。仿真与实验结果证明了理论分析的正确性。     

空心超导变压器参数对电压补偿型超导限流器性能的影响

电压补偿型超导限流器是一种新型的超导限流器,由空心超导变压器和脉宽调制PWM变流器组成.基于其电路结构和工作原理,分析了不同空心超导变压器参数对限流器工作性能的影响,通过调节空心超导变压器二次侧的注入电流,可以控制限流阻抗的大小,达到限制故障电流的目的,限流效果与变压器一次侧自感系数的大小有关,变压器一次侧自感系数越大,限流能力越强,然而当变压器一次侧线圈自感系数一定时,空心超导变压器的变比和耦合系数的变化不会对限流能力造成影响.以电压补偿型超导限流器在一个单相接地系统的应用为例,利用Matlab/simulink进行仿真分析,仿真结果与理论分析相符.     

基于辅助绕组的中频变压器绕组交流电阻测量方法

在电力电子应用场合,为了校核中频变压器绕组损耗设计值,需要进行绕组交流电阻的精确提取。目前通常用阻抗分析仪、LCR参数测试仪等设备测量变压器短路阻抗以得到绕组交流电阻,但是仅能得到一次、二次绕组总的等效交流电阻,无法将一次、二次绕组的交流电阻分离。该文主要研究能够实现一次、二次绕组交流电阻分离的测量方法。首先建立变压器互感耦合模型,进行辅助绕组测量方法的误差分析,研究各绕组之间的耦合关系对阻抗测量结果的影响;进而提出对称耦合辅助绕组测量方法,开展2kW中频变压器样机在负载工况下的交流电阻在线测量实验,通过理论分析、有限元仿真及短路试验结果验证所提测量方法的准确性。     

基于模型的新型变压器主保护判据分析

提出一种基于模型的新型变压器主保护判据。分析了?/?接线变压器基于模型的主保护基本原理及其应用中面临的问题,指出产生这些问题的根本原因。在增设一台?侧线圈电流测量CT的基础上提出了按相构成的新型保护判据,该判据可以反映变压器三相线圈漏阻抗不完全相同的现象,无需计算各侧线圈单独的漏阻抗参数,在各种运行状态下具有足够的可靠性和灵敏性。利用ATP仿真软件获得变压器各种运行条件下的实验数据,分析结果表明了所提方法的正确性。     

星形-三角形联结三相变两相和三相变三相平衡变压器

提出了一种新颖的星形-三角形联结三相变两相和三相变三相平衡变压器.该变压器采用三相三柱铁心结构,一次侧3个绕组构成三相系统,采用星形联结;二次侧5个绕组采用闭合三角形联结,便于三次谐波电流流通,改善了电压波形.从二次侧引出5个接线端子,其中两对或三个端子分别构成两相系统或三相系统.本文阐述了该变压器的基本原理、联结方案和基本方程,导出了一二次绕组的电流关系,得出了一次侧中性点电流为零的平衡条件和短路阻抗关系.本变压器绕组结构简单,适合于需要同时供给两相负载和三相负载,如牵引变电所用三相负载,高次谐波抑制或动态无功补偿等应用场合.     

基于ICPT技术电动汽车无线充电系统的互感分析

为了满足基于磁感应耦合电能传输(ICPT)技术的电动汽车无线充电系统高效率、低损耗的设计要求,仿真分析了松耦合变压器中磁芯属性、磁芯厚度、线圈匝数、线圈外径与互感的关系。在不降低系统互感的前提下,提出了节省磁芯体积、减少线圈损耗的方法。此外,为了得到更适用于电动汽车无线充电的松耦合变压器模型,利用ANSYS、MATLAB进行了仿真,得出了传输效率高、磁屏蔽效果好、轴偏离对互感影响小的结构模型。     

考虑绕组漏阻抗时Y／V联结变压器的平衡条件

考虑绕组等效漏阻抗的影响，导出了Ｙ／Ｖ联结平衡变压器的阻抗匹配系数，二次绕组匝数、一次绕组等效漏阻抗之间的关系，确定了一次侧三相绕组的等效漏阻抗应满足的条件，所得结果可用于Ｙ／Ｖ联结平衡变压器的绕组设计。     

海流冲击对IPT系统互感系数及传输性能影响研究

海洋复杂的洋流运动冲击会使耦合器初级侧、次级侧线圈相对位置发生变化，导致初级侧线圈与次级侧线圈互感发生变化，对感应电能传输(IPT)系统的传输性能造成影响。研究了海流冲击下IPT系统耦合线圈错位对传输性能的影响，建立了IPT系统耦合线圈的有限元模型，通过实验验证了在一侧耦合线圈发生横向、轴向及有角度的偏转时IPT系统的输出电压、电流以及输出功率、传输效率的变化。     

跑道型松耦合变压器在电梯轿厢无线供电系统中应用研究

采用无线电能传输系统对电梯轿厢进行供电,可有效解决传统轿厢随行电缆供电方式所带来的长、重、接触不可靠和成本高等缺陷.电梯轿厢沿固定导轨停靠在目的地,垂直安装在轿厢顶部的接收线圈与安装在井道壁的发射线圈仅存在上下偏差,无前后左右偏差.对此,提出一种跑道型松耦合变压器,改善电梯轿厢无线电能传输系统的一维抗偏性能.仿真结果表明,跑道型松耦合变压器的一维抗偏性能是等效圆盘型松耦合变压器的1.17倍.为对比松耦合变压器的耦合性能,提出等效线圈外半径的概念.实验结果表明,在线圈间距为等效线圈外半径的88％时,采用跑道型松耦合变压器所构成的无线电能传输系统的一维抗偏性能达到等效线圈外半径的62％.     

空心超导变压器参数设计对可控阻抗型限流器性能的影响

介绍了可控阻抗型超导限流器的电路结构和工作原理,该限流器由空心超导变压器及PWM变流器组成.故障发生后,通过变流器控制变压器二次侧注入电流的相位和幅值,进而调节限流器的等效阻抗,从而实现抑制短路电流的目的.针对空心超导变压器参数设计对限流器工作性能的影响,以初始补偿电流、不同工作模式下的限流阻抗以及变流器的功率传输为指标,进行了理论研究;以该型限流器在一个三相接地系统的应用为例,利用Matlab建立仿真模型,分析了不同变压器参数下限流器工作性能的差别.仿真结果与理论分析相符,得出如下结论:增大变压器一次侧自感有利于加强限流能力;增加变比会导致初始补偿电流的上升;提高耦合系数有助于降低变流器的无功功率输出.     

适用于混合仿真的戴维南等值阻抗改进求取算法

由于基于机电暂态数据获得的机电侧系统戴维南等值阻抗参数难以体现接口发生故障后机电侧系统的电磁暂态特性,文中提出了一种基于电磁暂态短路仿真的机电-电磁暂态混合仿真机电侧戴维南等值阻抗改进求取算法。该算法是基于一种不受各次谐波影响的系统时间常数求取方法,通过全电磁暂态模型的接口位置设置2次不同接地电阻的三相短路故障,联立时间常数方程计算得到机电侧系统的等值阻抗信息。与传统的基于机电暂态模型通过单位电流注入法计算出的等值阻抗相比,文中方法计算出的等值阻抗能够更准确地体现接口发生接地故障后机电侧系统的电磁暂态特性,从而提升了机电-电磁暂态混合仿真故障期间和故障后的仿真精度。     

基于双端口网络控制的多绕组变压器型可调电抗器

由于现有的可调电抗电感不能快速连续调节或是谐波比较严重等问题,提出了一种新的可调电抗原理:使用电压型PWM逆变器作为变压器二次侧的负载,通过对负载电流的控制,可以实现变压器一次侧等效阻抗的任意调节;采用变压器二次侧多绕组的结构,可提高可调电抗器的容量。本文采用双端口网络控制,使多绕组多模块控制系统简单稳定。通过求解多绕组变压器的支路电流方程和变压器电感矩阵,得到多绕组变压器的数学模型,并在Matlab中建立多绕组变压器型可调电抗的仿真模型。仿真与实验表明基于双端口网络控制的多绕组变压器型可调电抗具备控制简单,电感线性连续可调、响应速度快、谐波电流小的优良性能。     

一种带引导磁芯的齿轮状松耦合变压器

感应耦合式无线电能传输系统中，松耦合变压器的耦合系数是影响系统变换效率的关键因素。为提高其耦合系数，针对普通圆盘型松耦合变压器，基于其磁场仿真结果建立等效的磁路模型并作分析，在此基础上对圆盘形磁芯先后采取挖通孔、加引导磁芯的方法进行优化，并结合多U型磁芯结构提出一种新型齿轮状变压器结构。通过仿真与实验验证了该结构能在降低变压器重量的同时，有效提高其耦合系数，且具有良好的旋转稳定性。     

YNA联结平衡牵引变压器三相侧的短路阻抗推导

应用多绕组变压器理论,并根据YNA联结平衡牵引变压器的基本电磁关系,得出了二相侧的T型等效电路,导出了YNA联结平衡牵引变压器平衡条件以及三相侧的短路阻抗计算公式.     

新型恒定一次侧电流无接触电能传输系统的建模与优化

提出一种新型无接触式感应耦合电能传输系统(inductively coupled power transfer,ICPT),系统一次侧线圈与电感/电容/电容所组成的谐振槽谐振、二次侧线圈与补偿电容并联谐振。利用互感理论,分别建立相互分离的原边等效电路模型和负载等效电路模型,采用正弦交流分析法对其等效电路模型进行分析,获得谐振槽电容及电感元件的参数计算公式,导出系统向负载传输功率及输出电压的计算表达式,并对谐振槽元件参数进行优化设计, 以便减小装置体积, 降低成本。额定频率下系统一次侧线圈电流保持恒定而与负载大小无关,保证电能由电源向负载的稳定传输。同时谐振槽输入电流随负载的减小而减小,提高系统的部分负载能效值。PSpice仿真实验验证该系统的上述优点。     

基于回转器模型的电抗器磁电等效图及其应用

针对目前研究电磁耦合系统时普遍采用等效电路的分析方法,基于线圈的回转器模型和磁流概念,提出了利用磁电等效图对电磁耦合元件进行分析的方法。应用该方法研究电抗器等电磁耦合元件,能直观反映其中的电磁能量转换过程,同时具有计算简便的特点。利用电路和磁路网络分析定律,将磁电等效图用于分析变压器供电的三相不对称系统,算例计算结果与对称分量法计算结果吻合。从而验证了基于回转器模型磁电等效图的正确性和其用于分析含变压器等电磁耦合元件不对称系统的有效性。     

S-LCC型感应耦合式无线电能传输系统建模及特性分析

传统接触式电能传输方式存在漏电、磨损、火花放电等各种问题,为此,建立了一种以串联-LCC(seriesLCC,S-LCC)型补偿为核心的感应耦合式无线电能传输系统的结构模型。首先,利用电路理论及互感等效理论计算出系统的输出功率与传输效率表达式,分析了其与线圈的耦合系数、负载大小的联系;其次,考虑了松耦合变压器寄生电阻,推导出系统在恒流模式下的工作条件,计算出此时系统输出功率与传输效率的表达式,并通过MATLAB绘制出松耦合变压器寄生电阻与系统恒流输出特性的关系图;最后,搭建实验平台进行实验分析。实验结果验证了理论计算的正确性,证明了S-LCC型补偿系统具有一定的恒流输出特性。     

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.     

星形-双梯形接线三相变四相或三相变两相平衡变压器原理研究

提出了一种新颖的星形一双梯形接线三相变四相或三相变两相平衡变压器。该变压器采用三相三柱铁心结构,一次侧构成三相系统,采用星形接线,二次侧绕组采用闭合双梯形接线,便于3次谐波电流流通,改善电压波形。2个梯形形状相同,并具有共同的底边,其中点为四相系统的公共点。2个梯形的4个顶点构成四相或两相系统。该文阐述了该变压器的基本原理、接线方案和基本方程,导出了一二次侧绕组的电流关系,得出了一次侧中性点电流为零的平衡条件和短路阻抗关系。该变压器铁心及绕组结构简单,材料利用率为100%,特别适合于作为四相输电系统及电气化铁路AT供电方式的主变压器。