应用于无人机无线充电的轻量化磁耦合结构

针对现在广泛应用的电力巡检无人机存在的充电自主化水平低问题,本文设计了基于磁耦合谐振原理的无线充电系统。针对目前广泛采用的具有对中机构的"固定机场",通过COMSOL仿真分析3种不同磁耦合机构的磁路分布、磁场强度及抗偏移性能,发现螺线管型磁耦合机构耦合系数高、磁通密度大、抗偏移性能更好。进一步分析了LCC-S电路拓扑结构,并基于此设计了无线充电系统参数并搭建了样机系统。实验结果表明,所设计的无人机无线充电系统接收线圈质量为69g,可以实现100W的功率输出,整机效率达到了80.27%。研究成果为高效轻量化的无人机无线充电系统设计提供了一种有益的参考。     

具有强抗偏移及轻量化特性的电场耦合式无人机无线电能传输系统EI北大核心CSCD

针对传统磁耦合式无人机无线电能传输系统中的接收机构体积大重量大和系统抗偏移性能差的问题,文中基于电场耦合技术提出一种具有强抗偏移及轻量化特性的无人机无线电能传输系统。首先,分析无人机这一特殊应用对象的耦合机构设计要求,在此基础上提出一种新型电场耦合机构,并从电场分布、端口模型和耦合性能3方面对其开展针对性研究。然后,基于LCLC-CL谐振补偿网络完成传能拓扑设计,并对系统进行建模分析研究。最后,搭建实验系统,从系统电能传输能力测试、抗偏移性能测试等方面验证所提出方案对无人机实施无线传能的可行性和有效性。实验结果表明,接收装置易安装重量轻,系统传输功率223.3W,整机效率80.6%,且接收极板在发射极板上方区域内任意移动时输出功率和效率基本恒定。     

一种适用于无人机无线充电的新型耦合机构

针对无人机(UAV)无线充电系统轻量化和大偏移容忍度的客观诉求,提出一种抗偏移能力良好的正交扁平螺线管耦合机构(QFSC).QFSC的发射端和接收端均由绕制在方形磁芯上的两个相互正交的扁平螺线管构成.基于Comsol有限元仿真软件对QFSC和平面方形线圈耦合机构(PSC)的抗偏移能力进行对比和分析.仿真结果表明,QFS...     

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。     

一种新型电动汽车无线充电系统磁耦合机构

电动汽车无线充电系统中,能量拾取端与发射端的横、纵向偏移问题导致了传输效率降低和传输功率不稳定。为此,通过对常用线圈绕线方式以及磁芯结构的优化,设计了一种"分组串绕线圈+凹凸磁芯结构"的复合型磁耦合机构。阐述了该复合型耦合机构的设计过程,给出了参数设计方法,并基于COMSOL软件对其磁场分布特性及横、纵向偏移特性进行了有限元仿真计算及性能分析,分析结果表明该耦合机构具有较好的抗偏移特性。     

基于正交式磁结构及原边功率控制的无人机无线充电系统

该文提出一种基于正交磁耦合机构的无线充电系统,采用原边功率控制策略实现中大型多旋翼无人机静态无线充电.原边采用双极性发射线圈,接收端采用空心线圈且垂直放置于发射线圈中线位置,从而形成磁场正交耦合.进行有限元仿真,测试分析耦合机构的耦合能力及容错位性能,优化发射线圈结构进而压缩磁场的空间分布,减小对云台设备的电磁影响.采用串-串(SS)补偿网络,接收端整流后直接充电,获得逆变桥移相角与充电电流、电压的关系,采用原边功率闭环控制实现对无人机精确的恒流/恒压闭环充电.搭建实验样机,结果表明系统可有效传输500W充电功率,效率为90.86％,可实现10A恒流/50V恒压闭环充电控制;接收端重130g,可便捷安装于无人机.     

基于双极性耦合磁场调控的高抗偏移偏转无线电能传输系统

针对电动汽车进行静态无线充电时，发收机构相对偏移偏转会导致耦合系数和传输能效性急剧下降的问题，该文提出一种基于双极性耦合磁场调控的高抗偏移偏转无线电能传输（WPT）系统，该系统发射机构采用双层正交DD(DQDD)线圈，接收机构采用交叠式DD(OLDD)线圈。首先，给出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，并分析了发射机构激发磁场的分布特性；其次，构建基于双路逆变器-单路整流器的LCC-S补偿网络拓扑，并推导具有发射激励电流恒定特性以及系统输出电压不受负载影响的谐振参数配置条件；然后，给出一种将最大耦合系数作为期望目标的磁场调控策略；最后，通过实验样机验证了所构建耦合机构的抗偏移偏转性能。实验结果表明：在水平面±70%的偏移范围内，输出功率维持在1.8 kW左右，系统效率不低于88%。     

电动汽车动态无线充电紧—强耦合模式分析

针对感应耦合结构近距离、弱偏移,以及谐振耦合式结构易受干扰的问题,提出紧—强耦合协同工作机构。通过建立动态无线充电系统的数学模型,研究其传输特性随品质因数和耦合系数的变化规律。基于有限元仿真,分析了系统的动态传输特性。为提高系统的抗偏移性、降低电磁辐射,在接收线圈装设铁氧体屏蔽结构。通过搭建实验平台对仿真过程进行实验验证,证明了所设计耦合机构的可行性。结果表明所设计的耦合机构具有较高的动态传输性能,并且在85kHz下获得了93.9%的传输效率。     

两线圈串联电动汽车动态无线充电系统研究

从经济和空间角度考虑,电动汽车EV（electric vehicle）同时装设匹配静态和动态无线充电方式的接收单元是不理想的。为此,参考EV静态无线充电标准,设计了两发射线圈同向串联EV动态无线充电系统,使其接收单元能同时满足动态和静态无线充电需求。首先,分析了收发线圈的水平偏移特性和互感电路模型,并根据分析结果确定了单发射线圈组切换以及两发射线圈串联的方式,根据两发射线圈串联的三维磁通图确定了两个发射子线圈的通电方向为同向通电;然后,对单发射线圈组切换系统以及两发射线圈串联系统进行了有限元仿真,验证了两个发射线圈串联的互补作用以及同向通电方式的优越性;最后,参考EV静态无线充电标准搭建了实验平台,并完成了静态和动态的无线充电实验。     

一种共享磁通多耦合模式的无线电能传输系统抗偏移方法

针对无线电能传输系统在发射侧和接收侧偏移时输出功率和传输效率降低的问题,该文从共享磁通的角度提出了基于LCC拓扑的反极性同心式补偿电感集成方法,并提出了两种集成结构。建立了基于多耦合工作模式和线圈品质因数的反极性同心式无线电能传输系统输出功率和传输效率的数学模型,从数学模型上验证了集成式结构的抗偏移能力,仿真结果显示集成式结构在正对和偏移情况下,其磁通密度均优于非集成式结构。搭建了补偿电感集成式结构的实验样机,实验结果表明,补偿电感集成式结构在一定的偏移范围内能保持稳定的传输效率和输出功率,在相同输入电压和传输距离下比非集成式结构具有更高的传输效率和更大的传输功率。     

无气隙可变耦合度的耦合电感研究

集成磁件的耦合度影响着交错变换器的稳态和瞬态性能。文中提出了可以改变耦合度的平面集成磁件,并分析改变电感耦合度的原理,给出了耦合电感耦合度数学表达式。利用磁场仿真分析软件对所提集成磁件进行了分析,结果表明磁件比传统集成磁件具有诸多优点。样机实验表明,交错变换器性能较好。     

感应耦合与谐振耦合无线电能传输的比较研究

无线电能传输技术是新兴的和具有广泛应用前景的电能传输方式,目前比较受关注的是感应耦合电能传输(inductively coupled power transfer,ICPT)和谐振耦合无线电能传输两种形式.感应耦合基于电磁感应原理,频率较低,传输距离短,效率高;谐振耦合基于耦合模理论(coupled-mode theory,CMT),频率在兆赫兹范围,在中等距离范围内可以实现高效率传输,且不受空间位置和障碍物影响.本文从原理模型和应用场合上比较两种无线电能传输方式的区别,分析了技术存在的关键问题,为两种无线电能传输系统的设计和应用提供参考和借鉴.     

永磁联轴器的系列化

永磁联轴器是通过永磁体的磁力将原动机与工作机联接起来的一种新型联轴器。简述了永磁联轴器的特点与应用，起草了CLT、CLN型永磁联轴器的专业标准，给出了系列尺寸与编制说明。     

双初级耦合直线感应电动机研究

为提高可靠性和冗余性,可以将直线感应电动机的初级按照上下方向布置m台并联运行,且m台初级共用1个次级。这样即使一台初级发生故障,仍可以通过另外m?1台初级过载完成预先设定的任务。对双初级耦合直线感应电动机(m=2)的模型及性能进行了研究,分析了双初级的耦合关系及其对电机等效电路和参数的影响,在此基础上对不同工况下的端口电压、电磁推力等性能进行分析计算。计算和实测结果表明,双初级直线电机同时通入同相电流时,推力大于2台初级单独工作时的推力之和,而端口电压低于单独初级工作时的电压,效率和推力密度与单初级电机相比有所提高。     

液力偶合器的应用

文章简述了液力偶合器调速装置的工作原理、结构、特点和应用范围.20t/h抛煤机链条炉鼓、引风机风量调节,由挡板式改造为液力偶合器调节后,节电效果显著.     

Coupling phenomenon of torsional modes

The coupling of the torsional modes of a steam turbine-generator (T-G) set is investigated. The impact of generator load, series capacitor compensation level, power system stabilizer, and auxiliary controllers of a static VAr compensator on the torsional coupling phenomenon is investigated. The system eigenstructure is used to develop an analytical formulation for detecting the coupling and determining its strength. The analytical results are verified by detailed digital computer simulation studies, using the BPA's Electromagnetic Transients Program. The studies indicate that, depending on the network configuration and parameters, two or more of the torsional modes of a T-G set can be coupled. The coupling level can be significantly affected by the controller parameters and feedback signals of the torsional countermeasure devices. As a result of the coupling, a torsional oscillatory mode can excite and even destabilize its corresponding coupling mode(s)     

Mode Coupling in Power Systems

A coupling between similar modes of response in different parts of a power system has been observed in actual studies. A method of studying this coupling and of plotting the effect of parameter changes on the eigenvectors is presented. The method is illustrated with a sample system in which two modes that are normally separate from each other couple through the eigenvectors for certain values of the system parameters.     

Scaling Law of Coupling Coefficient and Coil Size in Wireless Power Transfer Design via Magnetic Coupling

Wireless Power Transfer (WPT), such as magnetic resonant coupling using a magnetic field, is being studied and discussed for a wide variety of applications. When the transmission distances are large, very large transmitters and receivers need to be considered. However, in the early stages of an investigation, it might be prohibitive to manufacture and evaluate coils of such a large size. To reduce costs and effort, a scaling law can be used to estimate the WPT efficiency of very large coils using the results of smaller coils. In this paper, a scaling law is proposed that relates the coil size to the coupling coefficient, assuming the ratio between the coil diameter and coil length remains constant. The coupling coefficient is one of the parameters that determine the maximum efficiency of magnetic field WPT. The proposed method was verified by an electromagnetic field simulator and experiment. The results of this study provide an easy method for estimating the WPT efficiency of very large coils.     

液压拉伸对轮螺栓在汽轮发电机组中的应用

随着我国大功率汽轮机组的发展,汽轮机联轴器尺寸越来越大,转子联轴器螺栓拆卸困难、在拆卸中易发生咬伤、螺栓损坏严重等问题一直困扰着电厂安装及检修工作。国外大型发电机组和大型舰船联轴器螺栓普遍采用液压拉伸,有效攻克了技术难题,但国产机组在这项技术上还是空白。技术人员通过钻研,设计制作出液压拉伸对轮螺栓,替代传统联轴器螺栓,并在华能大连电厂350 MW机组上成功应用。     

非晶态铁磁薄带的磁机械耦合

介绍了用于磁机械共振型传感器的主要功能元件－非晶态薄带的制备方法,从理论上分析了各因素对非晶态铁磁薄带的磁机械耦合系数的影响。并对其进行了测量。