双耦合SP-S补偿紧凑型抗偏移WPT系统

在无线电能传输(wireless power transfer,WPT)系统中,偏移是不可避免的,偏移会引起系统参数的变化从而影响系统的传输性能。基于S-S和P-S补偿拓扑,提出一种具有抗偏移特性的双耦合SP-S补偿的紧凑型WPT系统。该系统采用两个同轴布置、相互解耦的圆角方形线圈作为能量的发射线圈,其与单一方形接收线圈均有耦合,提升了X方向和Y方向的抗偏移容忍度。通过谐振参数配置使接收线圈在偏移的过程中,一个线圈回路的输出增加,另一个线圈回路输出减少,从而使系统输出随接收线圈位置偏移波动平缓。提出方形解耦线圈结构参数的设计方法,并分析发射端并联补偿电容对输出抗偏移性能的影响。最后,搭建实验平台验证该方法的有效性与系统的抗偏移能力。

无线电能传输磁耦合系统损耗优化

在不含磁芯的无线电能传输WPT(wireless power transmission)系统中,由磁耦合系统引起的损耗是系统损耗的主要组成部分之一,而磁耦合系统的损耗由接收线圈、发射线圈的电阻以及流经收发线圈的电流所决定。结合串/串S/S(series/series)补偿拓扑无线电能传输的电路响应特性,分析磁耦合系统的线圈感量、线圈电阻与线圈匝数的关系,提出了根据发射、接收线圈电流工况调整收发线圈匝数的磁耦合系统线圈匝数组合优化设计方案。绕制3组不同匝数组合的收发线圈(含优化匝数组合及两组对照匝数组合线圈)用以验证优化方案的可行性。仿真及实验结果均表明:在相同工况下,优化组合方案的线圈总损耗均低于对照组,且整体样机的效率均高于对照组。

结合变压器T网络模型的具有可变恒压增益特性的补偿网络参数确定新方法

该文根据电路理论分析谐振式无线电能传输磁耦合系统的耦合电感模型和变压器T网络等效模型,得出磁耦合系统可以以不同等效变比表达的机理。提出对给定的磁耦合系统,通过补偿参数设计可使WPT系统实现任意恒压增益的新思路。基于变压器T网络四参数模型中参数(包括等效原边漏感Lpk,等效副边漏感Lsk,等效激磁电感Lm和等效变比n)的多解性,建立原边等效漏感、副边等效漏感及等效激磁电感与等效变比n的函数关系。通过对不同变比n下对应漏感的谐振补偿设计补偿参数,可使WPT系统获得不同的电压增益。该设计思路物理概念清晰,模型简单明了,有助于有效拓宽输出电压的变化范围。在输入、输出及开关频率不变的情况下,可实现磁耦合系统线圈匝数及尺寸的减小,有利于磁耦合系统小型化设计。实验结果验证了理论分析的正确性和可行性。

开关电源中变压器共模传导噪声抑制能力的评估方法

传统的利用LCR表测量开关电源中变压器原、副边绕组间结构电容参数的方法不能有效反映线圈绕组电位分布以及屏蔽层对共模噪声传输的影响。根据电磁场理论详细分析了变压器原、副边绕组间电场耦合的深层机制,进而采用了一种利用频谱分析仪、网络分析仪或EMI接收机等二端口测量仪器的评估方法。。该方法有效考虑了变压器线圈绕组的电位分布、绕组结构方式和屏蔽层铜箔的影响。最后通过实验验证了该方法的有效性和可行性,从而为变压器的电磁兼容特性研究以及批量生产中变压器的共模电磁兼容特性质量控制提供了一种简单有效的评估和测试方法。

具有可变增益恒压特性的三线圈WPT系统补偿网络结构及参数确定新方法

含有中继线圈的三线圈无线电能传输(wireless power transfer,WPT)系统可以提高系统的传输距离和传输效率。文章基于耦合电感模型分析,并建立传统串联/串联/串联(series/series/series,S/S/S)补偿结构的三线圈磁耦合系统数学模型,但该数学模型不够直观,不易对磁耦合系统除自感谐振式外的其他补偿参数确定方法进行分析。因此,提出利用变压器T网络模型进行三线圈磁耦合系统建模的新方法。基于所获得的解耦电路模型和等效漏感补偿理论,确定串联/串联/串联-并联(series/series/series-parallel,S/S/SP)、并联/串联/串联(parallel/series/series,P/S/S)、并联/串联/串联-并联(parallel/series/series-parallel, P/S/SP)补偿结构,提出S/S/S、S/S/SP、P/S/S、P/S/SP补偿结构的参数确定方法。所提方法在磁耦合系统不变的情况下,通过补偿电容及等效变比的设计,获得可变增益恒压的输出特性。该方法电路模型简单,设计思路清晰,参数选择灵活,有助于拓宽输出电压增益范围。

基于漏感补偿的可变恒流输出补偿网络参数确定方法及其特性分析

基于变压器T网络模型中等效参数的多解性和漏感补偿原理,提出对给定的磁耦合系统通过补偿参数设计使WPT系统实现可变恒流输出的新思路。利用电路理论分析不同等效电压比n下使WPT系统获得不同的转移导纳的机理和参数确定方法。同时对考虑磁耦合系统线圈电阻影响的补偿参数确定方法及其频率偏移特性进行了理论建模及分析,指出当等效电压比n减小时,其参数敏感度均会降低,有助于提高WPT系统的负载调整率。最后构建了WPT的实验平台,实验结果证明了理论分析的正确性。

基于S/SP补偿的整流性负载等效阻抗精确计算方法及逆变器开关损耗优化

基波等效法是无线电能传输(wireless power transfer,WPT)技术的主要研究方法,该方法将整流性负载的基波阻抗等效为某一纯电阻,为系统的建模和分析提供基础。但该方法忽略整流性负载谐波阻抗的影响,使WPT系统的实际响应与理论分析结果存在较大的误差,从而影响系统的模型精度,限制WPT系统的进一步优化设计。该文以基于串/串并(series/series-parallel,S/SP)补偿网络的WPT系统为研究对象,分析利用基波等效法进行建模产生误差的原因,并提出一种基于迭代法的整流性负载基波以及各次谐波等效阻抗的精确计算方法。在此基础上,建立WPT系统的精确电路响应模型,所提模型可以有效表征发射线圈电流的畸变特性,并根据系统响应与补偿网络参数的关系获得系统逆变器开关损耗的优化设计方法。最后,搭建一台3kW的WPT系统样机,实验结果验证理论分析的正确性和可行性。

梳状电场屏蔽体高频电磁场屏蔽特性分析与应用

开关电源中常用铜箔对磁性元件进行屏蔽以减小磁件与大地之间的电场耦合从而减小传导共模EMI发射。分析了传统全铜箔电场屏蔽体能有效屏蔽电场,但同时由于涡流效应也会影响高频磁场的分布,从而带来额外的涡流损耗和磁件电磁参数的变化,因此不适用于功率变换器中某些仅需要屏蔽电场但又不能屏蔽高频磁场的场合。提出的梳状电场屏蔽体结构具有只屏蔽电场,而不屏蔽高频磁场的特性,同时还能显著减低屏蔽体的临近效应涡流损耗。通过仿真分析了梳状屏蔽体结构参数对电场和高频磁场的影响。最后结合梳状屏蔽体在LLC集成漏感变压器中的应用验证了其实际有效性和可行性。

无线电能传输磁耦合系统Litz线圈交流电阻精确评估方法

无线电能传输(WPT)磁耦合系统的绕组损耗是影响WPT系统效率的重要组成部分,但目前绕组损耗(尤其是Litz线的绕组损耗)缺乏有效的评估方法。该文提出一种绕组交流电阻评估新方法,该方法通过小信号测量仪器测量得到WPT磁耦合系统的电参数,同时通过磁心损耗计算(或有限元仿真)的方式提取测量激励信号下磁心附加损耗电阻,实现绕组交流电阻和磁心附加损耗电阻的分离。该方法不仅适用于WPT磁耦合系统,同时也适用于气隙电感绕组交流电阻的评估。基于三维气隙电感的绕组交流电阻有限元仿真结果与该文方法的评估结果误差小于5%,验证了该文方法的有效性和可行性。最后,搭建一台2kW的WPT系统样机,通过差值功率验证了所评估的Litz线圈交流电阻的正确性。

无线电能传输系统补偿拓扑综述

在无线电能传输系统中,其补偿拓扑是系统的重要组成部分。磁耦合系统中初级与次级之间存在较大的气隙,且漏感较大,耦合系数低,系统的能量传输能力也低,需要采用补偿技术以实现能量的高效传输。以谐振式无线电能传输系统为研究对象,分析了四种基本补偿拓扑的统一等效电路模型,推导了输出端口等效电路随线圈自感、互感、频率等参数变化的解析表达式,在此基础上详细分析了系统输出状态在不同参数下的电路性能,并总结了其优缺点。该研究成果对无线电能传输装置设计具有一定的指导意义。

泉州电网黑启动方案及其自励磁初探

提出了泉州电网黑启动方案,对其中的自励磁和黑启动后向炼油厂等重要负荷供电时的母线电压作了初步分析,制定了模拟试验方案,提出了黑启动注意事项,并对井山变110kV母线电压控制做了估算。

工程场地速度构造的一种反演方法

本文将地震学中震源参数与速度构造同时反演的方法用于反演工程场地的速度构造。反演过程归结为求解非线性最小二乘问题,在使用阻尼最小二乘法求解中提出了一种新的选取阻尼因子的算法。用于反演速变构造的模型为水平成层或二维模型,后者反映了地下构造的横向非均匀性。通过地震记录及爆破数据的实际反演验证了方法的可行性和适用性。

开关电源变压器传导共模EMI磁电综合模型

传统的变压器电磁干扰(electromagnetic interference,EMI)模型仅考虑了电场耦合的容性效应,在低频段能准确评估变压器的电磁干扰特性,但在高频段,模型的理论分析与实测存在较大偏差。通过对变压器内部分布电场、漏磁场的磁电效应机理分析,指出变压器的传导EMI特性受到磁、电效应的综合影响,漏磁场对变压器高频段共模传输路径阻抗有较大影响。在此基础上,建立综合考虑分布电场、漏磁场影响的变压器传导共模EMI磁电综合模型,模型分析表明,漏磁场、分布电场的感性、容性等效参数的谐振是影响变压器高频段电磁干扰特性的关键因素。最后通过插入损耗测试验证新模型改善了EMI高频段的预测精度和EMI特性的评估效果。

用于WPT的双路E类逆变器功率合成拓扑及其电感耦合集成

针对现有用于无线电能传输系统的E类逆变器存在磁元件损耗大,谐振参数容差能力低以及输出功率有限的缺点,提出了一种新颖的双路(或偶数路)E类逆变器功率合成输出的无线电能传输系统拓扑,其逆变器利用耦合电感抑制偶次谐波电流并降低有载品质因数,在谐振参数存在较大偏差时仍然可以高效运行。同时,利用磁集成方法降低了磁元件数量与损耗。系统的补偿网络基于串串谐振补偿,并利用π型跨导使得系统电压增益与负载变化无关,保证输出电压恒定。利用一台1MHz样机验证了所提出拓扑的可行性及优良性能。样机的电压增益基本不受负载变化的影响,其E类逆变器在全负载范围内均能实现软开关,逆变器峰值效率达到了92%。

Boost变换器共模噪声反相补偿法的高频特性分析与改善

反相绕组法是Boost变换器传导共模噪声抑制的一个有效技术,但绕组的寄生参数在高频段对噪声抑制能力有重要影响。通过对计及反相绕组寄生参数的Boost变换器共模等效模型的深入分析,明确寄生参数中的漏感、副边分布电容与补偿电容的串联谐振频率是影响噪声抑制能力的关键因素。优化寄生参数,提高谐振频率是扩大有效频率带宽,改善噪声抑制效果的有效措施。在此基础上,提出以反相1 1变压器代替反相绕组的新方法,该方法可以极大地减小漏感和副边分布电容,提高谐振频率。实验结果表明,反相变压器法较反相绕组法的有效频率带宽及高频段的共模噪声抑制能力得到明显提高。

地震小区划中复杂场地影响的修正方法

本文使用显式有限元法分析了三个二维不规则地形对地震波的放大效应,提出在城市小区划工作中,用在一维分析得到的设计谱上乘以二维放大系数(1+α_L)的方法考虑二维场地局部放大影响。为工程使用方便,文中建议对不同超越概率水准的入射波得到的α_L值取平均,并分等级给出简单适用的二维修正系数α_L。

显式有限元法在地震工程中的应用

一、地球介质中波动问题的有限元解法地震震源发出的能量是以波动的形式向外传播的,地震波给人类造成的损失占全部震害的95％以上。为了减少地震——和平时期最大的自然灾害之一——对人类的损害。

开关电源高频功率平面变压器串并混联PCB线圈交流损耗模型

并联PCB线圈为高频大电流高功率密度开关电源平面变压器重要线圈结构之一,但其载流能力与线圈的设计、变化多端的连接方式以及工作条件等诸多因素有很大关系,必须通过建立线圈损耗模型才能够进行深入系统分析,并得到较优化的设计结果。基于由并联PCB线圈导体层所构成回路的电压平衡原理,结合涡流场场控方程建立了具有串并混联的长形与环形并联PCB线圈交流损耗解析模型。实验验证了交流损耗模型的正确性,并具有足够高的工程精度。

泉州电网自然外力破坏分析及对策

分析了台风、森林火灾、雷电、环境污染4种自然外力对电网的破坏特点,针对泉州电网所处自然环境、目前电网技术状况等因素,结合调度运行经验,建立电网自然外力破坏调度辅助决策系统,提出把自然外部因素纳入分析型调度体系、灾害来临前做好有针对性预防措施、建立应急机制、调整运行方式、因地制宜规划设计电网、把信息经验与电网管理全过程相结合等应对措施,并提出一些管理设想。

显式中心差分有限单元法在复杂场地地震反应分析中的应用

简单介绍了显式有限单元法,并用此方法分析了有宏观调查结果的典型山梁对地震地面运动的放大效应。提出计算模型应更真实和应该用加速度峰值放大,山顶运动持时增长,谱特性改变三者共同解释山梁顶部震害远大于山脚震害的看法。