随机负载条件下非接触供电系统的自适应调谐方法

建立了基于可分离变压器的感应耦合电能传输系统的物理模型,从理论上研究了传输效率的影响因素。数学分析表明,动态负载会导致电路系统的电抗发生改变,因此系统会偏离谐振状态。提出了采用固定激励电源频率与动态调节电路无功器件参数相结合的方法进行自适应调谐。激励电源保持较高的固定工作频率,实时检测负载电流,根据最大电流原则调节回路的补偿电容值,使系统重新回归谐振状态。实验结果表明,所提方法能使系统重新回归谐振状态。     

以电动机为负载的非接触供电技术

自2007年以来非接触供电技术得到了迅速发展,但以电动机为负载的非接触供电技术研究较少。电动机是强冲击、大范围功率变化的机电负载。因此,在用非接触方式为电动机供电时,供电电压易随电动机运行状态的变化而明显波动。针对这一问题,本文在发射端采用LC补偿、在接收端采用串联补偿的方式,以实现发射线圈恒流特性、接收端稳压特性。介绍了LC/S补偿参数的设计方法,搭建了仿真和实验平台。分别利用LC/S和SS两种补偿方式对电动机直接起动和软起动过程进行了对比实验,结果表明,电动机起动前后,SS补偿方式发射线圈电流相对减小了6.03%,输出电压相对减小了22.48%;而LC/S补偿方式发射线圈电流相对减小了3.85%,输出电压相对减小了12.9%。由此表明,LC/S补偿方式具有更好的稳压和抗冲击特性,适于电动机类负载的非接触供电。     

基于LCL补偿的多负载移动式感应非接触电能传输系统

针对多负载移动式非接触感应电能传输(inductive contactless power transfer,ICPT)系统的设计与控制进行研究,分析LCL电路的输出特性和阻抗特性,当其电感之比等于1时,其谐振频率与负载无关,满足多负载ICPT的要求;介绍多负载移动式ICPT系统的结构,并建立其等效电路模型,通过对等效模型的分析,提出原副边独立控制的控制策略和补偿电路设计原则,补偿电路要能够实现谐振频率与负载无关,以实现负载可变;分析LCL补偿电路的设计方法,分析副边LCL补偿和串联补偿的区别,当副边品质因数小于1时,LCL补偿输出功率更大;建立多负载移动式ICPT系统的仿真和实验平台,对理论分析和设计方法进行验证。     

磁浮列车非接触紧急供电系统的工程化设计

该文所研究的是磁浮列车非接触紧急供电系统的工程化设计实现。文中首先介绍了非接触紧急供电的原理，然后通过建立在磁浮列车中的非接触紧急供电系统的模型，得到工程化的设计方法。针对磁浮列车中非接触紧急供电系统功率传输能力较差的问题，引入串联补偿的方法提高整个非接触紧急供电系统的功率传输能力。分析了串联补偿方法的原理，并推导磁浮列车附加发电线圈匝数的设计公式。最后通过在一台比例1: 4实验电路上的实验结果验证了前面的分析。实验结果表明文中所述的设计方案可以明显改善磁浮列车紧急供电系统传输能力，并且可以大大减小充足供电时所需要的辅助供电逆变器容量。     

非接触牵引供电系统电磁耦合机构优化设计研究

针对非接触牵引供电系统的电磁辐射问题,提出一种分段式导轨供电的日字形线圈和双重结构电磁耦合机构。根据优化后的电磁耦合机构模型,搭建非接触牵引供电系统实验台,测量其周围空间的电磁辐射。试验结果与仿真分析基本一致,验证了电磁耦合机构优化措施的有效性。     

基于多内嵌中继线圈的高压线路非接触供电系统优化设计

户外输变电线路在线监测系统的供电质量已成为制约在线监测技术发展的重要因素,为此探究利用内嵌于绝缘子的多内嵌线圈的非接触供电系统为在线监测设备供电的可能性。首先基于互感电路模型对多米诺非接触供电系统传输性能进行分析,考虑线圈自身参数与系统工作频率对线圈品质因数的影响,结合实际复合绝缘子参数,设计单层和双层的内嵌线圈结构;继而结合有限元仿真与电路仿真,对2种线圈结构的12线圈非接触供电系统的耦合特性及传输性能进行对比分析;最后选择双层线圈作为内嵌线圈方案,并且搭建12线圈非接触供电系统实验平台进行实验。仿真与实验结果表明,采用双层内嵌线圈的多米诺非接触供电系统能实现高质量的供电目的。     

电动汽车非接触充电负载自适应控制方法

在电动汽车电磁感应式非接触充电系统中,电能接收端电路需要恒定的等效负载以保证系统运行在最大效率点。为此,针对电动汽车在恒流或恒压的充电模式中充电功率实时变化导致等效电阻无法保持恒定的问题,提出一种电磁感应式非接触充电负载自适应控制方法:该方法基于恒流恒压充电方式,通过制定参数初始匹配和负载自适应调节2个阶段的控制策略,将电池的充电电压、电流以及功率进行离散化分段控制;通过改变三相整流装置输出电压,间接改变非接触充电电能转换装置的输出电压,实现充电功率的实时变化;基于直流降压电路输入端电压和电流的比值,通过实时改变占空比信号,以保持电能接收端等效负载不变。该方法在兼顾电池充电时间和安全性的基础上,确保系统工作在最大效率点。通过算例验证了所提方法的正确性和可行性。     

非接触电能传输系统的频率稳定性研究

分析了非接触电能传输系统主电路的频率稳定性问题,提出了利用相控电感电路动态调谐以提高系统工作频率稳定性的方法,保证最大功率传输和系统正常工作,并对动态调谐的工作原理进行了分析和仿真研究.     

谐振式非接触供电技术研究

对谐振式非接触供电技术从其技术原理、技术优势、应用领域作了阐述,并对其领域的专利申请作了详细的统计和分析。数据显示,谐振式非接触供电技术领域的专利申请量逐年迅猛增加,我国申请人的申请量相对其他国家遥遥领先,占据了超过50%的比例。日本、美国、韩国这些国家产业基础好,对技术的应用能力很强,并且他们也是我国消费产品的重要供应国,应该加强对这些国家所涉及的最新技术的跟踪。同时对谐振式非接触供电技术的发展前景作了分析,以期能够为本领域中的同行提供帮助和参考。     

多负载移动式ICPT系统的研究

针对目前感应非接触电能传输(ICPT)系统在负载可变或多负载时存在的问题,对多负载移动式ICPT系统进行了研究。介绍了多负载移动式ICPT系统主要结构及关键的技术问题。建立了多负载移动式ICPT系统的电路模型,研究了工作频率对系统传输功率的影响,给出了系统参数设计方法。建立了系统的传递函数模型,提出恒流控制策略,分析了等效负载的变化范围,并进行了仿真和实验验证。     

电磁感应式非接触电能传输技术研究综述

非接触电能传输(CPT)技术可以使电气设备摆脱导线的束缚,极大地扩展电气设备的活动范围,提升特殊环境下供电的安全性能。针对目前CPT技术中应用较为广泛的电磁感应式非接触电能传输(ICPT)技术,首先论述了该技术的发展历程;然后以坡印廷矢量为理论基础,探讨了非接触供电技术的实现原理。将现有的CPT技术按实现原理进行了分类,将磁共振式非接触电能传输技术归入ICPT技术分类;系统性地分析了ICPT技术的主要技术难点,指出耦合器耦合系数低是ICPT技术的主要技术问题,其他问题是在该问题无法解决时采用其他技术弥补而产生的。最后,论述了ICPT系统的主要关键技术及现有解决方案。     

基于PZT的超声波无接触能量传输系统的研究

给出一种基于PZT的超声波无接触能量传输系统。通过机电等效和类比的方法建立了系统的数学模型。结合声波能量传输理论和电路理论对系统模型进行了分析,推导出控制系数的表达式及输出电压与输入电压之间的关系和负载功率表达式,通过实验研究了负载阻抗与负载功率及传输距离与负载功率之间的关系。当换能器间发生共振时,系统能量的传输达到最大值;当系统参数和传输距离一定时,负载功率的大小随负载的变化而变化,并存在一个最大值;负载功率和系统效率随传输距离的变大而减小。理论分析和实验证明,将超声波作为媒介可以摆脱隔板电能传输的局限性,在一定有效距离范围内进行无接触电能传输。     

基于状态空间法的无接触供电PDM调制建模

为了实现高阶非线性的CPT系统的能量调节,根据不动点理论和状态空间法,建立了系统的频闪映射模型,推导出了系统的稳态响应分段解析函数式,提出了基于PDM能量调制的系统工作模式.文中推导了系统开关边界状态不动点函数,计算了系统在PDM控制模式下的控制参数,验证了逆变器的软开关特性.计算表明在不同的脉冲密度下电流频率近似相等;且建立的样机系统实际测试,也证明了本文的稳态建模方法和求解的正确性.     

Circuit Analysis and Characterization of Contactless Power Transfer System with Variable Impedance

A contactless power transfer system using a repeater coil (repeater Coil topology) has been proposed as a method of suppressing overcurrent without power control during misalignment or no‐load. By installing a repeater coil between the primary and secondary coils, it is possible to increase the input impedance in the case of misalignment of the secondary coil or no‐load condition. In addition, another contactless power transfer system using primary parallel and secondary series resonance capacitors (PS capacitor topology) has been proposed. In the PS capacitor topology, the input impedance can be increased during misalignment of the secondary coil or no‐load condition similar to the repeater coil topology. In this paper, we evaluated the characteristics of both these topologies. First, we conducted a circuit analysis of the repeater coil topology and proposed a design method. In addition, we theoretically clarified the characteristic difference of the two topologies and experimentally evaluated the characteristics.     

新型无接触能量传输系统

简要介绍了新型无接触能量传递系统的分类、构成、工作原理以及国内外研究进展，并在此基础上展望了该系统的应用前景。     

非接触电能传输系统不对称PWM调制的研究

在非接触电能传输(CPT)系统中,为提高系统的效率和可靠性,在不改变原有谐振功率变换器结构的基础上,采用不对称PWM调制,通过调整全桥逆变器的控制角α就可以有效地控制系统的传输功率。在进行等效电路模型分析的基础上,分析了不对称PWM调制的工作原理和工作特性。在CPT系统中不对称PWM调制方式实现了ZVS软开关,表明该调制方法的合理性。     

非接触感应电能传输系统可分离变压器特性分析

本文对非接触感应电能传输系统中可分离变压器的特点进行了研究,分析了可分离变压器的磁路和电路,讨论了变压器绕组位置和气隙对可分离变压器参数的影响,并利用ANSYS电磁场仿真软件进行定性分析,得出了一些关键设计准则。并在气隙为 4mm和10mm的可分离变压器构成的1kW原理样机进行了实验验证,给出了实验结果。     

基于单相矩阵变换器的非接触供电系统研究

将单相矩阵变换器(Matrix Converter,简称MC)应用到非接触式电能传输系统中,结合非接触式电能传输技术中的特殊要求,埘单相MC工作过程进行了民深入分析,给出了系统的电路设计,进而实现了一套独立的样机.在此基础上,对滤波、输入输出特性等关键环节进行了实验分析,并对整个系统的电能传输情况进行了测试.实验结果表明,该系统不仅可以使输入功率因数接近1,而且减少中问环节的能量损耗,增大耦合器的能量传输密度,从而证明了单相MC应用于非接触式电能传输系统的可行性和优越性.