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.     

非接触电能传输系统中松耦合变压器传输特性

非接触式电能传输作为一种新的电能传输技术,具有很好的应用前景,介绍了非接触式电能传输系统的组成和基本原理。松耦合变压器是非接触式电能传输系统的关键组成部分,建立了松耦合变压器的模型,分析了线圈电阻、耦合系数等参数对松耦合变压器传输特性的影响。     

基于非接触式供电系统的新型旋转变压器设计与优化

针对非接触供电系统存在传输效率低,使用场合局限等问题,本文通过COMSOL仿真软件设计出了一种新型可旋转松耦合变压器,并以其为核心元件搭建了实验平台。以提高系统传输效率为主要目的,针对不同影响因素测试了变压器在静止和旋转两种状态的传输性能,并对实验过程中出现的功率因数波动问题进行分析解决。最后通过仿真数据与实验结果对比对变压器进行优化。     

一种非接触式供电系统设计

非接触供电系统是一种无线缆连接,通过电磁场耦合感应的一种新型供电技术.通过对非接触供电系统的原理结构研究分析,提出了一种松耦合并联谐振电能传输方案,设计并制作了一种简易取电装置.实验结果表明,在一定距离范围内该供电系统具有良好的电能传输效果.     

功率因数校正技术在松耦合电能传输系统中的应用与研究

松耦合电能传输系统是一种新型的电能传输技术,通过感应电磁耦合向负载提供电能。其关键部件是松耦合变压器（可分离变压器）,它的耦合系数较低,制约着系统的传输效率。     

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。     

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。     

非接触变压器磁路模型及结构优化

非接触变压器是感应电能传输系统中的核心结构,其耦合系数直接影响系统的电能传递效率,因此对其结构优化一直是研究的重点。本文针对一种应用于轨道交通领域的原、副边结构不对称的非接触变压器,根据线性系统的磁场叠加原理,分析了非接触变压器在副边开路和原边开路时其周围的磁场分布,建立了磁路模型,并推导得到原、副边电感及耦合系数的近似计算公式。基于该计算公式对磁路结构进行定性优化,有限元仿真证明了所提磁路模型和参数计算的正确性。在此基础上,利用该磁路模型,优化非接触变压器的结构,提出梯形绕组截面的绕组布置方式,以提高耦合系数;并对原、副边绕组匝数关系进行优化计算,使系统效率最优。根据以上优化,制作非接触变压器实验样机,在48mm气隙下,非接触变压器的耦合系数达到0.45,30k W非接触供电系统在满载时传输效率达到85.3%。     

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。     

新型非接触变压器的磁路模型及其优化

在非接触电能传输系统中,变压器的耦合系数直接关系到系统的变换效率。为提高非接触变压器的耦合系数,同时减小其体积、质量,给出改进的变压器磁芯结构及绕组排列方法,并结合电磁场仿真结果,提出新型非接触变压器的磁路模型。根据耦合程度不同,将总磁通分为无耦合、部分耦合和全耦合3部分。基于变压器磁路模型和该磁通分类方法,给出各部分磁阻和变压器耦合系数的量化计算方法,并进一步给出变压器优化设计方法,提出边沿扩展平面U型磁芯结构。采用优化后的变压器结构,设计了35～60V输入、60W输出的非接触变换器。变压器耦合系数的计算结果和测试结果一致,证明了所提磁路模型及耦合系数计算方法的正确性。与采用PlanarE64磁芯相比,在10mm气隙条件下,变压器耦合系数可从0.53提高到0.6,磁芯质量从122g减小到60g,最高变换效率提高了约2.5%。     

EI型非接触电磁耦合变压器传输特性的仿真和分析

介绍了EI型非接触电磁耦合变压器的工作原理,并通过ANSYS软件对其传输特性进行了仿真分析,仿真结果与实际测量值较符合。通过给出的效率随频率和气隙的变化曲线可以得出在气隙为0.2mm,频率为650Hz时,效率能超过50%,此时变压器的耦合系数接近1。     

非接触电能传输系统的松耦合变压器实验研究

松耦合变压器作为非接触供电系统的关键部分之一,由于磁路中有较大距离的空气磁路,变压器漏感较大,耦合系数不高,因此严重影响了能量传输功率和效率。文中针对影响变压器耦合系数的因素,利用有限元软件ANSYS分别对U、E型两种形状磁芯的磁场分布随气隙大小和绕组位置进行有限元仿真研究,由磁力线的分布和走向可以看出这两个量对耦合系数的影响。进而提出一种可以提高耦合系数的改进磁结构的松耦合变压器,实验验证了理论分析。     

A highly efficient contactless electrical energy transmission system

This paper proposes a new concept for contactless electrical energy transmission system for an elevator and an automated guided vehicle. The system has rechargeable batteries on the car and electrical energy is supplied at a specific place. When electric power is supplied to the car, it runs automatically and approaches the battery charger. Therefore, a comparatively large gap is needed between the primary transformer at the battery charger and the secondary transformer on the car in order to prevent damage which would be caused by a collision. In this case, a drop of the transformer coupling rate due to the large gap must be prevented. In conventional contactless electrical energy transmission technology, since electric power is received by a pickup coil from a power line, a large‐sized transformer is required. When the distance over which the car runs is long, the copper loss of the line also increases. The developed system adopts a high‐frequency inverter using a soft switching method to miniaturize the transformer. The system has a coupling rate of 0.88 for a transformer gap length of 10 mm and can operate at 91% efficiency. © 2004 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 148(1): 66–74, 2004; Published online in Wiley InterScience ( www.interscience.wiley.com ). DOI 10.1002/eej.10290     

一起330kV罐式断路器雨闪事故的分析

分析了一起罐式断路器的雨闪事故。得出,套管的结构高度偏低是造成此次雨闪的主要原因。在3/2接线中,如果采用罐式断路器,当中间断路器套管闪络时,则该断路器所在串连接的线路或变压器的保护均会动作;当靠近母线的断路器套管闪络时,则该母线的保护和该断路器对应的线路(变压器)保护均会动作。提出了防止事故的措施:建议加装硅橡胶增爬裙。     

可分离变压器的数学模型及仿真研究

针对可分离变压器气隙和漏磁较大等特点,采用耦合电感理论分别建立无补偿、一次侧补偿及双侧补偿时的状态空间数学模型,同时在MATLAB/Simulink中也建立相应的仿真模型,分析了运行频率及绕组补偿对可分离变压器运行性能的影响.仿真结果验证了所建模型的正确性和有效性,表明了双侧补偿技术可以大大提高可分离变压器的电能传输能力.     

1000kV特高压交流电压互感器研制现状及性能浅析

1 000 kV电压互感器是实现特高压电网电能计量及电网保护的关键设备,中国特高压工程所采用的1 000kV电压互感器均为自主研制,如用于敞开式变电站的柱式电容式电压互感器,用于GIS站的罐式电容式电压互感器、罐式电磁式电压互感器和电子式电压互感器等.为提高特高压电压互感器技术水平,总结研究经验,笔者介绍了适用于特高压...     

计及信号与电能同步传输影响的ICPT系统谐振参数优化方法

针对信号与电能同步传输的感应耦合电能传输(ICPT)系统中信号耦合线圈对电能传输效率影响的问题,基于LCLP型ICPT系统谐振拓扑结构,利用在原、副边增设耦合线圈对信号进行加载和拾取,实现了信号与电能的同步传输;通过分析原、副边电流的关系,利用耦合变压器、信号发射耦合线圈和信号接收耦合线圈的互感反射阻抗,建立了信号耦合线圈与电能传输效率之间相关联的非线性规划模型,分析了信号耦合线圈对传输效率的影响,给出了相对应的电能传输效率目标函数和约束条件,在此基础上利用自适应粒子群优化算法对谐振补偿参数进行优化,并进行了仿真验证。仿真结果表明相较于同类型信号传输方法,优化后的系统信号传输误码率有所降低,电能传输效率有所提高;波特图表明优化后的信号传输电路并未对电能传输造成较大影响,负载处谐波畸变率有所降低。     

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。     

错位条件下基于“感应盲点”分析的非接触变压器建模及优化

感应式无线电能传输系统中,非接触变压器存在错位等多种工况,引起耦合系数等参数大范围变化,影响系统特性。为了建立错位条件下非接触变压器的耦合系数模型,文中基于场路结合的分析方法,分析磁通耦合特性,给出了非接触变压器的"感应盲点"求解方法;并结合其耦合系数的变化规律,建立非接触变压器错位条件下耦合系数的计算模型。基于磁场分布的特点,进一步提出副边多绕组的新型非接触变压器结构。采用优化后的变压器结构,设计制作了60 W输出的非接触变换器,耦合系数的计算结果和实际测试结果一致,证明了所提"感应盲点"分析方法与耦合系数计算模型的正确性,验证了优化后的新型非接触变压器具有良好的错位自适应能力。     

交流包络调制无线电能传输系统的负载稳压输出研究

为了实现交流包络调制无线电能传输系统的输出电压稳定,基于冲量定理与能量守恒原理,在初级侧采用能量注入与自由振荡模态组合的形式,调整注入初级回路的能量规模以适应负载的功率变化,从而实现动态负载条件下输出端的稳压。仿真与实验结果验证了在系统负载切换时,系统输出交流电压保持恒定。