关于一种非接触式供电系统设计的探讨

由于非接触式供电系统较传统的输电系统,在效率和安全方面有着更好的优势,近年来备受国际工程技术界和学术界的关注。无接触供电技术(CPS)以电磁感应原理为基础,在无任何电气连接和物理接触,甚至在负载移动的情况,能实现从电源到负载之间的电能传输。本文在基于电磁感应原理的前提下,简单的探讨了一种非接触式供电系统的通用设计方法及其相应的步骤。该套设计方法可用于磁悬浮列车车载电源供电,地下采矿车供电等各种类型CPS系统中。     

AUV非接触式数据传输技术研究

本文提出了基于电磁感应原理的非接触式数据传输技术,对非接触式数据传输系统进行了原理分析和结构组成介绍。开展了通信距离优化研究,并搭建了系统仿真模型,通过仿真验证了此种传输方法的可行性。     

非接触式数据传输技术的研究

通过比较3种水下通信方式,提出了基于电磁感应原理的非接触数据传输技术,并对非接触式数据传输系统进行原理分析、通信距离优化、仿真模型的搭建,通过锁相环控制使系统始终在谐振频率点上运行,提高了系统在水流冲击作用下的传输能力.     

轴对称结构非接触供电动态特性研究

采用仿真分析与实验验证相结合的方法研究了旋转状态下非接触传能系统的性能。利用两谐振线圈的电磁耦合,从理论上建立等效电路模型进行阻抗匹配。利用有限元分析软件,建立了三维仿真模型,研究了不同旋转速度下,轴向间距、径向偏移以及倾斜角度对非接触能量传输系统性能的影响规律。同时利用搭建的实验平台进行稳态验证,与仿真结果对比,表明有限元仿真模型的有效性和准确性。最后,利用经过检验的仿真模型,研究了系统的瞬态特性以及磁场分布,证实改变旋转速度几乎不影响系统的传输功率,这为非接触传能技术应用于电机无刷励磁等旋转装置提供了有益的参考。     

一种无接触供电系统的设计

无接触供电技术(CPS)以电磁感应原理为基础,能实现从电源到与之无任何电气连接及物理接触、甚至相对运动的负载之间的电能传输.本文在提高系统效率的前提下,提出了一种无接触供电系统的通用设计方法,详细给出了设计流程及其系统参数的选择过程.该套设计方法可用于磁悬浮列车车载电源供电,地下采矿车供电等各种类型CPS系统中.     

基于ICPT的非接触式牵引供电系统研究综述

基于感应耦合电能传输(inductively coupled power transfer,ICPT)的非接触式牵引供电系统可以非接触供电方式为列车提供实时牵引电能,是轨道交通领域未来新型牵引供电技术的重要发展方向。首先,阐述了轨道交通实时受流非接触式牵引供电系统的结构和特点,回顾了ICPT技术和轨道交通非接触式牵引供电系统的国内外研究现状。然后,详细分析了基于ICPT的非接触式牵引供电主要关键技术研究成果和存在的问题。最后,结合研究现状对轨道交通非接触式牵引供电系统研究进行了展望。     

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。     

确定非正弦供电三相感应电动机工作特性的一种方法

针对以往非正弦供电三相感应电动机工作特性只能通过实验测取的不足,提出了一种确定其工作特性的方法,通过与实验结果的对比,证实了该方法的有效性,研究结论对预测电机实际工作特性,提高电机性能有参考和指导意义。     

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。     

基于动态方程的电流源感应耦合电能传输电路的频率分析

分析了一种电流源感应耦合电能传输(inductively coupled power transfer,ICPT)系统的动态特性,着重探讨了电路的谐振频率。基于其一个周期内各阶段的状态方程,得到每个阶段各状态变量的通解,详细讨论了其不同的谐振频率。除了一个共有的频率之外,在变压器的一次、二次侧还分别有各自的谐振频率,该文根据实际参数的取值范围,得到频率在不同条件下的简化表达式。经分析,这两个频率在某些条件下只与各自这一侧的参数相关。对电路的参数设计给出了一些限制条件,实验验证了分析的结果。     

感应耦合无线电能传输系统的能量法模型及特性分析

感应耦合无线电能传输(ICPT)基于电磁感应原理,目前采用电路模型的分析方法,由于该方法无法深入了解ICPT系统能量传输的过程,所以提出了一种ICPT系统的能量法建模方法,建立了串联—串联(SS)、串联—并联(SP)、并联—串联(PS)和并联—并联(PP)型4种ICPT系统的能量法模型,分析了能量法模型与耦合模型的相互关系,研究了它们的等效性及数学意义上的等效条件,并通过MATLAB仿真研究,证明了理论分析的正确性。此外,目前ICPT系统与磁耦合谐振式无线电能传输(MCRWPT)系统原理相混淆,因而基于能量法模型分析了ICPT系统与MCRWPT系统在原理上的区别,得出只有在谐振、弱耦合、高品质因数的物理条件下,SS型ICPT系统才与MCRWPT系统等效,由此阐明了ICPT系统与MCRWPT系统原理上的差异性,为进一步精确设计和优化ICPT系统与MCRWPT系统设计提供了模型基础。     

一种优化感应耦合电能传输系统参数的方法

研究了感应耦合电能传输(ICPT)系统,以串联补偿(SS)结构为例,分析了系统的电路和数学模型,提出使用Mathcad软件对其内部参数进行优化设计,以提高传输功率、效率和传递的距离。这种优化方法可以直观地找到适用于特定设计要求的优化点,以帮助设计出实际的ICPT系统,具有一定的普适性。以此为基础,提出了ICPT系统频率的优化方法,并制作了一个300 W的无线传能系统,距离为15 cm。无线电能传输部分效率在90%以上。实验结果证明了相关理论分析的合理性,以及优化方法的可靠性和普适性。     

发射侧恒流的感应电能传输系统距离特性研究

传统补偿方式下发射侧电流易受负载、传输距离等参数变化的影响。发射侧电流的较大变化不利于系统能量传输的高效性及稳定性。设计了一种基于LCL的新型补偿方式,采用该补偿方式可实现发射侧电流几乎不受参数变化影响,保证了系统能量传输的稳定性。还通过实验研究了该系统在给定负载条件下的距离特性。     

串-并补偿结构大功率感应充电系统谐振变换器

通过互感模型建立了一、二次侧分别采用串联与并联补偿结构的一次端口等效电路[9,10],依据谐振特性表达式提出了一次侧品质因数的设计准则。控制策略上采用变频控制方式,应用状态机结构控制一次侧谐振电流极值,确保谐振变换器工作在谐振频率附近,从而使得在无需获得二次侧信息的情况下即可保证系统最大功率传输。最后,设计了一台功率25kW、气隙12mm的感应充电系统,并通过实验验证了所提出控制方法的可行性。     

非线性规划求解单位功率因数谐振结构参数方法

感应耦合电能传输系统接收端LCL谐振结构参数的约束条件较多。传统设计方法需要进行反复迭代,较为繁琐。针对该问题,提出了一种非线性规划求解临界导通模式单位功率因数LCL谐振结构参数的方法。将繁琐的谐振结构参数设计问题转变为一般的非线性规划问题。该方法可以使谐振结构参数在满足众多约束的前提下,充分地利用谐振结构各个元件,使各个元件工作在较为接近的负荷水平,均衡地将谐振结构电压、电流应力分配到各个元件。最后,对所提的方法进行了算例与实验验证,搭建了额定输出功率为2.1kW的样机,并通过实验验证了所提方法的可行性与正确性。     

通用非接触供电平台设计及实现

利用ICPT设计了一种通用非接触供电平台,该平台可以给一个或几个用电器同时供电。根据系统最大功率传输能力的实现条件,给出了一种选择二次补偿电容的方法,以及根据负载放置灵活性和供电平台面积的要求,给出了平面均匀磁场场强供电导轨的设计指导原则,最后通过实验验证了选择二次补偿电容方法的正确性及非接触电能传输技术在通用供电平台设计中的可行性。     

磁耦合谐振式无线能量传输系统负载特性研究

介绍了磁耦合谐振式无线能量传输系统工作原理,通过分析原理及实验条件约束选择初级串联拓扑结构,并对次级串联和并联拓扑结构进行了理论分析,探究负载阻抗对接收功率和传输距离的影响。设计并实现了一种磁耦合谐振式无线能量传输系统,通过实验验证了理论分析的有效性,并对实验结果进行了综合分析。     

三线圈ICPT系统中继线圈的位置优化

三线圈感应耦合电能传输(ICPT)系统在给定工作频率下,中继线圈与原级线圈、负载线圈间的互感及负载大小是影响系统电能传输效率的主要因素。针对线圈间互感与线圈位置的相互约束关系,提出一种在任意给定原级线圈和负载线圈条件下的中继线圈位置优化模型。该模型以电能传输效率为优化目标,综合考虑三个线圈相互间的互感和负载等参数,通过计算机辅助设计,解决了寻找中继线圈最优位置的问题,理论和实验结果具有较好的一致性,且展示出中继线圈的最优位置与负载大小密切相关。     

感应耦合电能传输系统中能量与信号反向同步传输技术

针对感应耦合电能传输(ICPT)系统电能与信号同步传输方法中信号反向传输的优化问题,在深入分析已有文献的基础上,采用信号并联注入、串联拾取的能量信号反向同步传输拓扑,并提出其参数设计方法。该拓扑充分将ICPT系统的谐振电感考虑到载波信号发射电路中,增强信号发射强度;通过LC谐振回路的选频滤波及放大作用提升信号接收强度;同时,基于交流阻抗分析法对拓扑参数进行了建模分析和优化设计。最后,通过仿真和实验验证了拓扑及参数设计方法的可靠性与有效性。