基于三端轴式松耦合变压器的无线电能传输系统

松耦合变压器是电磁感应耦合式无线电能传输(inductively coupled power transfer,ICPT)系统中实现电能传输的重要设备。然而,松耦合变压器输出功率小、传输效率低的问题极大限制了其推广应用。提出了一种三端轴式松耦合变压器结构,分别针对该新型变压器相邻线圈对同名端同向和反向两种情况建立数学模型;然后对LCC-S补偿方式下基于三端轴式松耦合变压器的ICPT系统存在的频率分裂现象进行分析,通过仿真验证了三端轴式松耦合变压器可通过不同线圈对间的互感来提升系统的传输特性,并对同名端同向和同名端反向两种情况的输出功率和传输效率进行对比;最后通过实物实验证实了基于三端轴式松耦合变压器的ICPT系统能够提高输出功率和传输效率,同名端同向时传输效率较高,提高了16.4%;同名端反向时输出功率较高,提高了33.2%。

基于温度场与D-Kalman参数估计的光学电压传感温度补偿方法

光学电压传感器在温度稳定性方面仍有亟待解决的问题,一是电光晶体在温度变化时存在温度梯度,导致表面温度与光路温度不等;二是晶体物性参数也会受到温度影响。为此提出一种基于温度场与双卡尔曼滤波(Dual Kalman, D-Kalman)参数估计的温度补偿方法。以锗酸铋晶体为研究对象,在对传感器输出信号进行交直流分离的基础上,先利用半解析法建立晶体暂态温度场模型,再分别通过卡尔曼滤波与中心差分卡尔曼滤波实现对晶体内部温度和初始温度下晶体折射率的状态估计,最后将修正参数与传感器输出信号高频分量相结合计算补偿电压。实验结果表明,传感器在外界温度为[20℃,40℃]以0.5℃/min速率不断升高的环境下,暂态温度场解析式的仿真精度在0.02%以内,实验测量精度在0.2%左右,补偿输出电压测量精度优于0.52%。与同平台下反向传播神经网络温度补偿效果以及不同平台下的补偿效果相比,该方法提高了传感器测量精度。

光学电压传感器温度响应特性分析与实验研究

光学电压传感器面临温度稳定性问题。本文以BGO晶体的Pockels效应模型为基础,结合热光效应等推导出光学电压传感器在多物理场作用下的温度响应模型,并对输出信号进行频谱分析,得到温度对传感器输出的影响规律,即由温度引起的输出漂移属于低频分量。在卡尔曼滤波降噪的基础上,提出了一种基于频谱分析的高通滤波温度补偿方法,通过滤除低频分量提高温度稳定性,并进行标定实验和温度响应特性实验。实验结果表明,传感器在[0℃,50℃]温度范围内输出电压测量精度优于±1.79%,与同平台下BP神经网络温度补偿方法进行对比,该方法易于实现且有效地抑制了温度漂移的影响。