基于磁心与线圈参数优化的非侵入式磁场取能系统功率密度提升方法

非侵入式磁场取能系统具有结构简单、供电稳定等优点,是解决变电站母排环境中状态监测传感器电池供电寿命有限的有效手段,但因功率密度较低制约了其应用。对于非侵入式磁场取能系统,磁心与线圈参数对其功率密度的影响非常显著。然而,现有方法对磁心与线圈参数的分析相对独立,优化磁心时仅以互感为指标,忽略了该过程线圈参数变化对功率密度的影响。对此,该文考虑磁心尺寸对线圈参数的影响,以功率密度为指标,详细分析线圈匝数、线圈线径、磁柱侧面边长与叠片厚度对系统功率密度的影响。并在此基础上,提出一种优化磁心与线圈参数的功率密度提升方法,即设计线圈匝数、线圈线径、磁柱侧面边长与叠片厚度的最优值,以获取更高的功率密度。最后,基于所提出的方法制作了系统样机并进行测试。实验结果表明,对于限定磁心尺寸为30 mm×30 mm×40 mm的系统,在100 A母排电流下,系统经磁心与线圈优化后功率密度可达4.18 mW/cm³,提升至系统优化前功率密度的35倍,验证了所提出方法提升功率密度的有效性。     

功率模块高电位取能方式研究

在高压电力电子装置的级联应用中,取能单元的设计是考虑的重点。在晶闸管的高压应用中,对取能单元的研究较多,设计相对成熟。基于全控器件的功率模块(如VSC)的级联应用、取能单元的设计也是重点之一,和晶闸管应用相比,其取能单元需要的功率更大,设计的难度更高,且相关研究见诸报端的极少。笔者列举了全控器件功率模块的几种取能方式,给出了取能原理图,对各种取能方式的特点进行了分析比较。     

电力电缆非接触式感应取电多路输出设计

对电力电缆非接触式取电互感器系统的阻抗匹配、宽输入稳压电路、多路并联输出均流电路等进行了分析、研究和实验,设计的取电互感器系统单元输出功率为1.5 W/3 W,输出最大电流250 m A,输出电压6 V/12 V。采用UC3902均流IC设计了2~6路取电互感器单元并联输出模块,通过实验证实了均流精度小于2.5%。采用LT1976EEE设计的稳压电路,输出电压误差小于0.63%。通过国内十几个电力隧道监控工程应用,得到用户的高度认可。     

一种基于交流电场感应的取能电源设计

基于交流电场感应的取能电源是输电线路在线监测装置的一种新型供电方式,但由于其输出功率较低,目前还难以满足在线监测装置的用电需求。针对此问题,文中在理论分析影响取能功率因素的基础上,提出了一种新型的感应电极结构,并进行了仿真分析和实验验证。研究表明,在10kV电压等级下,所设计的感应电极可产生3.35mA的位移电流,在负载电阻大于5kΩ时取能电源可输出600mW以上的连续功率。本文的原理和方法为解决在线监测装置的供电问题提供了新的思路。     

单火线供电智能开关取电回路的设计与研究

设计了一种单火线供电智能开关的取电回路.首先分析了单火线供电智能开关的基本工作原理,并对待机取电回路加以分析,在此基础上提出了两种单火线供电智能开关的设计方案;然后通过两种设计方案的对比,选取基于电源模块辅助取电回路设计方案,给出了具体的原理图,并搭建实验测试平台;最后在实验平台上测得该单火线智能开关在待机状态、工作状...     

基于高效能感应取电技术的无源视频监测系统的研究及应用

为了有效解决目前高压输电线路视频巡检系统所存在的主要问题(如无可靠稳定的电源,无独立传输视频的宽带传输通道,无法自动对输电线路有可能出现的各种故障隐患进行识别判断等),提出了采用高效能感应取电方式供电、无线和光纤组合方式的传输信道、监控前端加装智能识别模块等领先技术。结果表明:不仅有利于实现监控设备的稳定运行,简化现场维护和校验工作量,还能够通过高清视频实现对输电线路周边环境及线路参数的全天候监测,从而有效解决输电线路的安全问题,提高电力输送的可靠性,加快实现"坚强智能电网"的建设步伐,具有较好的社会效益。     

抗偏移动态非接触供电技术恒电压输出研究*

非接触供电技术在轨道交通中能解决线路磨损、恶劣环境等因素对列车供电带来的危害,但轨道的弯曲、不平整会对动态非接触供电系统输出电压造成极大波动,影响系统的可靠性、安全性。为此,设计了一种单发射双拾取磁耦合机构,实现系统偏移时输出电压的平稳,并通过Maxwell软件对磁耦合机构的参数进行优化。最后搭建500 W的小型轨道交通非接触试验平台来验证理论的正确性,整个系统输出电压波动为±3.38%,效率达到了91.373%。     

一种具有正负输出的电流耦合取电电源的研究与设计

因多种类型在线监测装置供电电源的需要,提出一种具有正负输出的电流耦合取电电源装置。采用理论推导和仿真相结合的方法,研究了磁芯有无气隙对取电电源工作状态的影响;通过试验测得取电线圈副边电压随原边电流以及输出功率随原边电流和负载电阻的变化曲线,为电源设计提供依据;针对取电线圈副边输出电压高需要电气隔离,一般正负输出集成芯片难以满足要求的情况,提出采用有源钳位ZVS-PWM正激变换器作为电气隔离及降压处理电路来实现正负输出的取电电源,结合ZVS-PWM软开关技术和同步整流技术来提高电源的转换效率,并进行了仿真分析验证;设计制作了输出电压为±12 V、输出功率为1.44 W的取电电源,并获得了理想的试验效果。     

水膜压力监测节点旋转非接触供电耦合机理研究

水润滑轴承水膜压力无线监测方法中,由于节点随主轴旋转,其供电成为一大难题。而常见的电池、滑环和自供电等供电方法均无法保证无线监测节点的持续和稳定性,因此,提出一种非接触供电方法并深入研究耦合机构电磁耦合机理。首先,通过耦合机构磁通路径建立等效磁路模型,获得了物理模型与电感参数的映射关系。然后,结合有限元仿真分析了耦合机构中磁芯数量、气隙、径向偏移和旋转等因素对耦合性能的影响,并对两侧电路进行无功补偿,通过联合仿真对比了补偿前后的输出功率。最后,将耦合机构安装在水润滑轴承试验台上进行了动态测试试验。研究结果表明,仿真与试验一致性较好,该耦合机构在5 mm气隙下能够兼顾耦合和抗偏移性能,且不受旋转工况影响,经过补偿后的耦合机构平均输出功率为12.496 W,传输效率为71.96%,满足无线监测节点需要。