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。     

新型非接触变压器的磁路模型及其优化

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,而传统的提高变压器的耦合系数的方法多以牺牲其体积重量为代价。为了提高非接触变压器的耦合系数,同时减小其体积、重量,本文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。根据耦合程度的不同,将总磁通分为三部分：无耦合,部分耦合和全耦合。基于变压器磁路模型和该磁通的分类方法,给出了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,提出了边沿扩展平面U型磁芯结构。采用优化后的变压器结构,完成了35-60V输入,60W输出的非接触变换器。变压器耦合系数计算结果和测试结果的一致性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,磁芯重量从122g减小到60g,最高变换效率提高了约2.5%。     

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.     

强耦合条件下非接触滑环工作特性分析与控制

非接触滑环系统中旋转变压器工作气隙一般小于10 mm,耦合系数一般大于0.5,属于强耦合条件。在此工作条件下,非接触滑环系统对耦合系数变化敏感度较小,但变换器中谐波含量较大,导致基波近似分析方法误差增加。为此,文中推导出串/串补偿时非接触谐振变换器原、副边电流精确的表达式。此外,为消除3次谐波,采用无中线的三相星形结构。建立了三相系统的数学模型,研究了三相系统的控制策略,并指出采用不对称控制方式调宽时,实现软开关的调节范围比对称控制方式更大。最后,搭建了一台200 W的原理样机,实验结果验证了理论分析的有效性与正确性。     

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。     

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。     

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。     

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。     

一种带引导磁芯的齿轮状松耦合变压器

感应耦合式无线电能传输系统中,松耦合变压器的耦合系数是影响系统变换效率的关键因素。为提高其耦合系数,针对普通圆盘型松耦合变压器,基于其磁场仿真结果建立等效的磁路模型并作分析,在此基础上对圆盘形磁芯先后采取挖通孔、加引导磁芯的方法进行优化,并结合多U型磁芯结构提出一种新型齿轮状变压器结构。通过仿真与实验验证了该结构能在降低变压器重量的同时,有效提高其耦合系数,且具有良好的旋转稳定性。     

3线圈非接触电能传输系统建模与优化分析

传输效率和输出功率是衡量非接触电能传输系统性能的两项关键指标。以磁耦合谐振理论为基础,建立了3线圈非接触电能传输系统的耦合模型,推导了系统输出功率、传输效率与匹配距离的关系表达式,分析了系统输出功率、传输效率的优化条件,通过仿真和实验研究证实了理论分析的正确性,为其应用奠定了理论基础。     

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。     

非铁磁性金属影响下的磁共振耦合电能传输系统建模与分析

磁共振耦合无线电能传输通道周围存在非铁磁性金属物体时,交变磁场与金属导体相互作用,传输性能受到影响。针对该问题,文中建立了金属物体影响下的非接触电能传输系统模型,推导出任意状态下的功率、效率计算式。理论分析结合实验手段研究金属物体对系统传输性能的影响规律,结果表明:非铁磁性金属物体影响下的共振系统包含无金属干扰系统所具有的共振频率分叉、功率与效率最佳工作频率点往往不重合等基本特性,另外,金属物体的存在还会引起原系统共振频率向上偏移,且传输通道周围的金属物体并不一定总是对系统传输性能产生负面影响,在收发端弱耦合条件下可能对功率或效率传输起到改善作用。分析指出造成系统传输性能变化的根本原因是电涡流参数引起驱动源激励下的系统总等效阻抗及等效负载阻抗的变化所致。理论分析结论与实验结果相吻合。     

感应耦合式非接触电能传输系统的设计

基于电磁感应原理,运用现代电力电子能量变换技术和控制方法,实现供电线路和用电设备之间的非接触电能传输。通过对初级变换器拓扑选择及主要元器件参数的分析,提出非接触电能传输系统的设计,并对系统的效率和补偿等关键问题进行了仿真及实验研究,提高了系统的传输效率。     

基于输电线路电磁辐射的无人机感应取能技术的研究

无人机被视为电力巡检的最佳选择,但由于电池能量密度技术尚未革新,严重限制了其正常工作能力,而采用无线电能传输技术可显著提高其续航能力、增加巡检范围。通过对比研究无人机充电技术,以高效稳定为目标优化耦合机构,并基于涡旋感应原理提出一种交叉型磁场耦合机构线圈结构的无人机充电方案。重点对无人机自主充电程序方案进行了说明。最后,通过小型化实验平台验证其可行性,满足实际需求。     

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。     

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。     

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.     

基于ICPT系统的新型旋转式变压器

旋转式非接触电能传输技术,基于电磁感应耦合定律,利用电力电子变换器和旋转变压器实现电能从静止端到旋转端非接触传输,从而取代导线、电刷和滑环,提高了供电的可靠性和安全性。针对以往罐式松耦合变压器在气隙较大的情况下耦合效果较差,提出了一种基于罐式变压器的改进结构,用串联（S拓扑）补偿系统提高能量传输效率。建立松耦合变压器的仿真模型,对新型松耦合变压器同罐形松耦合变压器进行对比分析。搭建实验平台,对新型松耦合变压器在大气隙条件下耦合效果进行验证。     

高频逆变电路在非接触感应电能传输系统中的应用

针对可控偏心器中非接触感应电能传输系统的电源部分,分析了高频逆变电路的主电路及控制电路的性能,利用Multisim软件对全桥逆变电路进行仿真分析,并设计制作出了高频逆变电路。通过对全桥逆变电路的性能实验,测试出逆变电源的最大输出功率可达300 W,输出频率可调,范围可从0 Hz达到100 kHz,为非接触感应电能传输系...     

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。