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 %。     

基于双层正交DD线圈抗偏移偏转的无线电能传输系统

针对磁场耦合式无线电能传输（WPT）系统的线圈偏移和偏转所导致的耦合系数减小及传输能效性下降的问题,面向电动汽车无线充电应用场合,该文提出一种基于双层正交DD(DQDD)线圈的高抗偏移偏转WPT系统,DQDD线圈内部两对DD线圈易于解耦,而且两者激发的合成磁场呈周期性旋转分布,此特征使得DQDD线圈兼具抗偏移和抗偏转性能。给出了DQDD线圈的空间位置和导磁机构特征参数与耦合系数之间的作用规律,分析水平偏移、垂向偏移和垂向偏转三种情况下线圈互感的变化规律;构建基于双路逆变器-双路整流器的LCC-S谐振电路结构,推导同时具有发射线圈激励电流恒定并且系统输出电压不受负载影响的谐振元件参数配置条件,进而给出系统整体的传输效率。为了验证所提出的DQDD耦合机构抗偏移偏转性能和系统传输特性,搭建130mm间距的500W样机装置,在水平横向和纵向偏移±150mm,垂向偏转0～90°范围内,样机的耦合系数保持率均不低于40%,系统的传输效率均不低于80%。     

基于中继线圈切换的三线圈结构WPT系统效率优化研究

三线圈结构无线电能传输(wirelesspowertransfer,WPT)系统相比于两线圈结构WPT系统,具有更远的能量传输距离和更高的系统传输效率,但该结构的近距离传输效率有待进一步验证。首先,针对这一问题建立全面、精确的三线圈模型;其次,分析得到三线圈近距离传输效率降低的原因:由于阻抗不匹配的问题,导致线圈损耗增加。最后,给出一种基于中继线圈切换的三线圈结构WPT系统,它将两线圈和三线圈的优势结合在一起,解决三线圈近距离传输效率下降的问题。在理论分析的基础上,通过实验验证基于中继线圈切换的三线圈结构WPT系统效率优化方法的可行性。相比于传统两线圈结构,该系统在远距离的效率提升达23%;相比于普通三线圈结构,该系统在近距离的效率提升达22%。     

用于提高无线充电抗偏移能力的补偿参数确定方法及控制策略

电动汽车无线充电过程中,磁耦合器原、副边线圈的偏移会导致无线充电系统(WPTS)功率的剧烈波动。为了提升系统输出功率的抗偏移能力,以三线圈方形线圈结构磁耦合器为例,研究了非谐振的电容补偿参数选择方法并提出了基于品质因数的控制策略,降低了工程应用中的控制难度。设计并研制了一台3 kW样机进行了实验验证,结果表明采用所提控制策略,在横向偏移距离小于250 mm和纵向偏移距离小于100 mm的情况下,WPTS输出功率均大于3 kW,输出功率的波动小于1 kW,效率仍高于90%。     

具有强抗偏移性能的电动汽车用无线电能传输系统

针对电动汽车无线充电时线圈偏移会造成输出电压不稳定和效率迅速降低的问题,设计一个抗偏移性能优异的电动汽车用无线电能传输(wireless power transfer,WPT)系统,该系统采用LCC/S补偿拓扑以及扁平螺线管磁耦合结构,并在后级加入数字闭环Buck变换器,以实现精确的恒压输出。分析LCC/S补偿拓扑的输出特性,说明扁平螺线管磁耦合结构抗偏移性能优异的原因,借助有限元仿真软件优化线圈和磁芯的尺寸。为验证理论分析,搭建输出功率恒定为500W的系统样机,样机使用的磁耦合结构的外尺寸为306mm×300mm×16mm。结果表明,当传输距离176mm时,能量传输效率高达88%,即使横向偏移达到230mm,系统仍能输出恒定电压。     

三线圈无线电能传输系统恒压输出研究

针对自动引导车(AGV)无线电能传输(WPT)系统中磁耦合机构偏移影响输出电压稳定的问题,在输出并联型LCC/Multi-S的基础上提出了一种新型三线圈结构的WPT系统。该系统采用一种新型类中国结(CK)线圈结构和DDQ线圈作为磁耦合机构,通过合理参数配置,不仅实现了与负载无关的恒压(CV)输出,并且实现了X方向、Y方向以及XY方向同时偏移时的CV输出。利用COMSOL有限元仿真工具对该磁耦合机构的互感特性进行了仿真分析,从理论上证明了系统在线圈偏移的工况下能够实现CV输出;最后,搭建了试验平台验证了理论分析的正确性和可行性。     

无线电能传输系统高效率低漏磁的全向环绕型

在电动汽车无线电能传输系统（WPT）中,如何通过电磁屏蔽技术来降低WPT系统中的漏磁,同时维持较高的传输效率是一个难题。为此本文提出了一种全向环绕型有源磁屏蔽线圈结构来减少WPT系统中的漏磁。首先,分析了该结构的磁屏蔽工作原理以及设计思路,推导了该结构的数学模型;其次,根据本文线圈结构高效率低漏磁的特点,提出了一种线圈优化方法,得到了满足设计要求的线圈参数;最后,根据得到的线圈参数,搭建了一套基于所提线圈结构的WPT系统,并通过仿真和实验验证了该结构和方法的合理性。结果显示,在传输功率为4 kW时,本文提出的线圈结构在偏移0 cm时,目标面的最大漏磁为3.76 μT,相比无屏蔽线圈结构降低了43.63%的漏磁,并且传输效率高达95.58%;在偏移10 cm时目标面的最大漏磁为6.03 μT,仍符合漏磁安全标准,并且传输效率为92.92%,高于同尺寸无源屏蔽线圈结构和传统有源屏蔽线圈结构的传输效率。     

基于三维电磁仿真软件的无线充电耦合机构建模与仿真研究

针对电动汽车无线充电技术,考虑发射线圈和接收线圈发生径向偏移的情况,基于两线圈结构的串串型拓扑,通过三维电磁仿真软件Maxwell来对比圆形、矩形和DD型线圈的抗偏移性能。通过添加磁芯和铝板等对所选线圈进行优化设计。借助Maxwell和Simplorer实现联合仿真,验证该无线电能传输系统设计的可行性。在两线圈间发生偏移的情况下,为实现无线电能传输系统的传输效率达到95%以上的目标,给出了一种基于线圈比较选择的磁耦合机构设计流程,并根据流程设计了切实可行的无线电能传输系统。通过试验验证了该系统的可行性。     

基于垂直中继的U型线圈切换系统设计与优化

与三线圈中继无线电能传输结构相比,两线圈结构具有更高的效率但传输距离较近,而三线圈结构多应用于中远距离无线电能传输,在近距离系统中效率偏低。对于电动汽车底盘距离不一导致充电效率低下的问题,本文给出一种基于垂直中继的U型线圈切换系统,该系统在适合的距离点切换,即在不同传输距离到达最优效率,可以解决间距变化导致效率低下的问题。本文对三线圈电路模型进行分析,对其线圈特性、负载特性和无线电能传输的距离特性进行分析及优化,推导出其效率影响因素,在此基础上进行系统仿真分析。仿真结果表明,与单一两线圈或三线圈结构模型相比,所设计的切换系统在较近和较远距离下无线电能传输效率都提升了58%;与普通三线圈结构相比,该系统无线电能传输效率最高提升了71%。     

基于DDQ/DD耦合机构的强抗偏移电动汽车用无线充电系统

电动汽车无线充电系统在耦合机构发生偏移后,存在输出电压波动大和效率降低的问题。为此,该文提出基于DDQ/DD耦合机构(原边DDQ、副边DD耦合机构)和双路LCC/S补偿拓扑(原边DD和Q线圈均采用LCC补偿,副边DD线圈采用S补偿)的强抗偏移无线充电系统。为减小补偿元件应力,提高系统抗偏移性能,提出基于电压波动率最小原则的DDQ/DD耦合机构和补偿参数联合优化设计方法。为验证理论分析,搭建输出功率为1kW的实验样机,所用耦合机构原、副边外尺寸分别为550×550mm~2、350×350mm~2,横向偏移150mm过程中,系统输出电压波动率低至7.43%。     

建设故障信息远传系统必要性的分析

调度自动化系统失效是美加大停电的重要原因。故障信息系统,独立于调度自动化系统,可作为调度人员掌握现场第一手资料的另一途径,但不能作为调度自动化的替代品。分析了建设故障信息系统的必要性。     

10kV交联电缆接头施工工艺分析及改进措施

研究了引起绝缘击穿、发生危及电缆安全运行的电缆接头故障.分析了10 kV交联电缆接头制作工艺引起绝缘损坏的原因,结果表明:发生电缆接头故障的主要原因是施工中的杂质、水气及气隙进入电缆接头,使得电缆接头绝缘存在缺陷造成发热、局部放电或击穿,施工工艺是影响电缆接头质量的重要因素.提出了对提高电缆接头质量有参考价值的改进措施.     

电动汽车用电机技术研究

当今世界节能和环保备受关注,使得电动汽车技术正在加速发展。电机技术是发展电动汽车的关键技术之一。该文对电动汽车用的感应电动机、永磁同步电动机和开关磁阻电动机技术和发展水平进行了分析研究。     

天气因素对配电网可靠性影响的探讨

异常天气对元件可靠性及配电网可靠性的影响很大,采用传统评估方法获得的元件故障率评估结果往往与实际统计结果差异较大。为此,将天气状态划分为正常天气、恶劣天气和灾害天气3种状态,并建立故障率一天气模型,采用序贯蒙特卡罗模拟法来探讨天气因素对元件故障率的影响。采用灵敏度分析法对在3种天气状态下的元件故障率与元件平均故障率的关系进行算例分析,结果表明非正常天气对配电网可靠性的影响十分显著,元件平均故障率将随着非正常天气的增多而显著增大。     

并联混合型有源电力滤波器的PSIM仿真研究

提出了一种利用仿真软件PSIM来研究和开发电力电子新装置的方法,并以韶冶谐波治理系统的设计过程为例, 说明了该方法与目前广泛使用的PSB仿真方法相比,具有更快的收敛速度和更友好的人机界面,使得研究电力电子系统更为简单。     

基于离散空间矢量调制的直接转矩控制系统的仿真研究

针对异步电动机直接转矩控制(DTC)系统存在转矩和磁链脉动等缺点,提出一种基于离散空间矢量调制(DSVM)的DTC系统。根据转矩、磁链误差和速度的不同,在高低速应用不同的开关表,达到改善异步电动机运行性能的目的。仿真结果表明,利用该方法可明显改善异步电动机的电磁转矩脉动。     

一种电梯门机调速控制器研制

针对电梯门机用交流电机变频器市场上变频器价格昂贵,设计了一种高效、低成本、功能完备的小型变频器.主要介绍了变频器的功能与结构,利用SPWM专用芯片,采用V/f控制方式,用软件程序实现对SPWM波形的优化和功能控制.试验结果表明系统的性能指标良好,有一定推广应用价值.     

基于离散空间矢量调制的直接转矩控制系统的仿真研究

针对异步电动机直接转矩控制（DTC）系统存在转矩和磁链脉动等缺点，提出一种基于离散空间矢量调制（DSVM）的DTC系统。根据转矩、磁链误差和速度的不同，在高低速应用小同的开关表，达到改善异步电动机运行性能的目的。仿真结果表明，利用该方法可明显改善异步电动机的电磁转矩脉动。     

曳引式防爆电梯检验要求与内容之探讨（续）

文章阐述了曳引式防爆电梯验收和定期检验工作的程序和流程,提出了具有资格的检验人员正确检验曳引式防爆电梯的内容与方法,从而确保曳引式防爆电梯的检验工作高质量并安全地进行。     

基于FPGA的CSD编码乘法器

在数字滤波、离散傅里叶变换等数字信号处理中,乘法运算是一个最基本的运算,乘法运算的速度决定着数字系统的运算速度。本文通过理论与实验研究相结合的方法介绍CSD编码乘法器的运算法则及其在FPGA中的实现过程。通过与二进制乘法器相比较,证明CSD编码乘法器在减少对FPGA资源的占用和提高运算速度方面具有明显的效果。