基于直线感应电机负载的移动式无接触供电特性分析

采用移动式无接触方式为感应电机驱动等运动类设备的供电具有灵活、安全、环境友好等优点,文章提出了一种为直线感应电机驱动系统(LIMD)供电的移动式感应耦合供电(MICPT)系统,研究了LIMD作为MICPT系统负载的简化模型,以及MICPT在原边绕组恒流控制下不同互感和电机不同工况下的输出电压特性,提出将LIMD等效为一个可变电阻作为MICPT系统的负载进行供电特性分析的方法。基于MICPT供电的直线感应电机驱动系统实验装置实现了感应电机驱动实验车辆装置在移动式无接触供电下的往复运行控制,分析、仿真和实验验证了提出的供电方案及等效模型的正确性。

一种感应耦合电能传输系统接收模块并联电流控制策略

因无接触变压器参数不一致,两接收模块并联的感应耦合电能传输（Inductively coupled power transfer,ICPT）系统会产生模块电流不均流问题。提出以副边半控整流桥电路代替副边不控整流桥电路,实现接收并联模块电流均流。推导两并联接收模块ICPT系统等效模型,并得到并联模块电流解析式,分析半控整流桥电路实现模块电流均流原理。在已研制的中速磁浮列车非接触供电系统实验装置上完成了实验,所提出的可控整流桥均流策略实现了接收模块并联均流,改善了系统运行。在输出电压220V、负载为6Ω时,实验装置输出功率8kW,均流控制前两并联接收模块电流幅值比为2.34,均流控制后两接收模块电流幅值相等,减少了由于电流不平衡造成的附加损耗。

一种应用于轨道交通的Z型三相结构无接触供电系统

提出一种适用于轨道交通无接触供电(WPT)系统的新型松耦合变压器结构,沿轨道敷设的一次侧发射线圈是一种三相Z型结构,首先分析了一次侧和二次侧线圈的电磁耦合作用,得到一次侧和二次侧线圈的等效互感,计算了互感模型下二次侧线圈映射到一次侧的等效阻抗。在Maxwell中搭建了三相松耦合变压器模型,得到了一次侧线圈的电磁参数,利用PSIM分析了系统功率输出特性。结果表明提出的Z型三相松耦合变压器结构具有电磁耦合性能好、空间容错性强和系统阻抗对称的特点。

移动式感应电能传输系统分段供电控制策略研究

轨道原边线圈分段供电技术可解决轨道交通车辆非接触感应方式供电存在的供电距离远、漏磁严重、线路损耗大、系统效率低等问题,但是,车载副边通过原边分段时,系统输出电压波动严重。该文首先分析车轨耦合感应供电系统轨道原边和车载副边的耦合特性,揭示车轨耦合原边和副边互感变化规律;建立轨道原边分段供电系统等效电路模型,推导出副边模块通过轨道原边段间隔期间,相邻两个原边段同时供电时逆变器输出阻抗解析式及副边输出电压波动规律。为降低车载副边模块输出电压波动,同时使系统保持谐振状态、提高系统效率,提出一种基于副边模块位置的电流补偿和变频调节控制策略,在轨道交通车辆移动感应供电工程样机中验证上述策略的有效性。

感应电能传输系统基于阶梯波合成技术的谐波消除和脉冲密度功率调节方法

为提高感应电能传输系统输出功率,满足轨道交通大功率供电需求,该文采用一种基于三重级联的多电平逆变器拓扑结构,通过阶梯波合成消除3次、5次谐波的同时提出采用脉冲密度调节输出功率的方法。首先,建立谐波消除方程,分析在只消除3次谐波的条件下,调节脉宽或移相角调节输出功率时存在的输出功率调节范围小或电压谐波失真值较大的问题。为提高系统工作效率,选择同时消除合成输出电压中的3次和5次谐波,并计算出最优脉宽和移相角。为实现在消除3次和5次谐波条件下输出功率的调节,提出一种基于阶梯波合成技术的脉冲密度调制策略。在研制的基于三重隔离变压器级联拓扑结构的感应电能传输样机上验证该方法的可行性和有效性。测试结果表明,提出的方法可降低谐波在IPT系统中产生的额外损耗,特别是降低轻载时功率器件的开关损耗,进一步提高系统的工作效率。

感应电能传输系统中多拾取线圈互感补偿方法及输出功率平衡策略

多拾取线圈能够有效提高感应电能传输系统的输出功率,满足轨道车辆等大功率场合的需求。但由于制作工艺等因素的影响,各拾取线圈的自感存在着一定的差异,导致各拾取模块谐振频率不一致,从而引起输出电流不均衡并降低系统输出功率。首先分析了拾取线圈自感参数不一致带来的电流不均衡问题以及降低输出功率的原因;为消除自感参数差异导致的电流不均衡,提出了一种采用相邻拾取线圈间互感补偿拾取线圈自感差异的机理和方法,并给出补偿电容的设计方法,使各拾取模块的输出功率不受线圈间互感的影响。基于研制的感应电能传输工程样机的实验结果表明,该方法能够实现各拾取线圈输出电流的均衡,同时提高系统输出功率。

感应电能传输系统耦合机构输出功率的分析和控制

由于制造工艺等原因,感应电能传输系统(IPT)耦合机构的原边和副边线圈的自谐振频率可能不同,通常在耦合机构的副边采用可控整流器通过实施阻抗变换使耦合机构工作于高效率状态。但是当耦合机构工作于原边或副边线圈自谐振频率时,耦合机构保持高效率运行时的最大输出功率将受到严重制约。本文提出将耦合机构工作频率设置在原边线圈和副边线圈自谐振频率之间的一个最佳频率点,可有效提高耦合机构保持高效率运行时的最大输出功率。首先推导了耦合机构原、副边线圈自谐振频率相同和不同时耦合机构高效率运行时的最大输出功率表达式,分析了耦合机构输出功率较低的原因。然后,分析了提高耦合机构输出功率的方法,推导出了耦合机构高效率运行时获得最大输出功率的工作频率点。结果表明,与原边谐振相比,采用本文所提出的开关频率计算方法,耦合机构的最大输出功率提升了92.5%。