煤矿无线供电系统全互感模型的建立及研究

在矿井生产中,电气设备常采用蓄电池供电或拖线供电,而需要经常移动的设备,对插口进行插拔操作容易产生电火花,造成煤尘、瓦斯爆炸事故,严重影响矿井的安全生产。利用无线供电系统可以较好地解决这一问题。为消除介质中煤尘、瓦斯对供电系统的影响,研究对比分析全互感模型与传统互感模型间的区别,对该模型的正确性进行了检验。结果表明,全互感模型运行平稳,可有效提高电能传输效率。

无线电能传输系统中组合串绕六边形线圈的互感建模及参数优化

耦合机构是实现无线电能传输(WPT)系统高效可靠运行的核心部件,其高抗偏移性能是推动WPT技术应用与发展亟待解决的关键问题。传统耦合机构采用单一绕制线圈来适应不同的场景需求,存在抗偏移性能差、优化过程繁琐及不具普适性等特点。为此,该文结合紧密绕制线圈和松散绕制线圈各自磁感应强度的分布特点,提出一种组合串绕六边形线圈耦合机构的设计思路。在此基础上,运用电磁理论建立了所提耦合机构的互感和自感模型。以耦合机构的耦合系数为优化目标,以线圈自感和内外径、匝数、匝间距为其约束条件,运用遗传算法实现了线圈参数的自适应寻优。最后,搭建100W的实验样机验证了所提耦合机构及其参数优化方法的有效性。结果表明,耦合机构优化后其耦合系数和抗偏移性能都得以改善,提升了WPT系统的传输效率。

基于LUCAS电流互感器模型的励磁涌流仿真

电流互感器是将系统一次侧的电流信号传变到二次系统的重要测量元件，绝大部分的继电保护依赖于电流互感器传变过来的电流信号而动作；电流互感器是否能够将一次电流准确的传送到二次侧，是继电保护能否正确动作的关键。因此，电流互感器模型在电力系统仿真中有着重要的作用。本文着重介绍电力系统暂态仿真中常用的Lucas电流互感器模型，并利用此电流互感器模型仿真了变压器空载合闸产生的励磁涌流的过程。试验证明，这两种电流互感器模型都能够准确的模拟实际电力系统中的电流互感器。

非周期分量对电流互感器饱和特性的影响的仿真

电流互感器是将系统一次侧的电流信号传变到二次回路的重要测量设备,绝大部分继电保护依赖于电流互感器传变过来的电流信号而动作。电流互感器是否能够将一次电流准确的传变到二次侧是继电保护能否正确动作的关键。因此,电流互感器模型在电力系统仿真中有着重要的作用。着重介绍了电力系统暂态仿真中常用的Jiles-Atherton电流互感器的数学模型。并利用该电流互感器模型,仿真了变压器空载合闸产生的励磁涌流的过程,并分析了非周期分量对电流互感器饱和特性的影响。

PCB平面变压器漏感与自互感精确仿真

从变压器完备的自互感模型出发导出漏感表示式，表明精确的自互感模型是漏感精确估值的前提。通过电磁仿真软件CST电磁工作室叼寸一个四绕组多层PCB平面变压器模型的自互感进行仿真计算，说明上述结论。

考虑非线性特性的剩余电流互感器建模及其输出调理电路参数设计

随着漏电断路器应用场景的不断扩展,用电设备故障时产生的剩余电流呈现非正弦特征,直接影响漏电断路器的动作特性。该文针对电磁式漏电断路器中的剩余电流互感器(residual current transformer,RCT)及其信号调理电路开展了研究。首先,分析剩余电流互感器的工作特点,建立考虑铁心饱和特性和磁滞效应的RCT仿真模型,可精确仿真RCT在各种工况下的传输特性,并能对非正弦大电流下的传输特性进行仿真;其次,对RCT输出信号调理电路进行研究,提出基于并联谐振原理的补偿电容参数设计方法,并分析补偿电容的容差特性对输出电压的影响,在谐振条件下RCT输出特性受外界因素影响最小。最后,通过仿真与实验测试结果对比,验证RCT传输特性仿真模型及补偿电容对输出电压的影响。

松耦合感应电源性能的影响因素分析

本文针对串并补偿结构的松耦合感应电源系统,建立了互感模型,分析了输出功率和传输效率达到最大值的条件,得出了系统在谐振频率工作时输出功率和传输效率只与映射阻抗的实部和线圈内阻有关的结论。最后根据实验参数,分析了工作频率、线圈内阻和负载变化对系统性能的影响。

基于磁共振的水下非接触式电能传输系统建模与损耗分析

文章对基于磁共振的水下非接触式电能传输系统在海水中的传输机理以及电涡流损耗进行了分析.首先基于互感模型,建立了空气中磁共振非接触式电能传输系统的数学模型,分析了系统的频率特性,从理论上对频率分裂现象进行了解释.然后针对海水环境,通过麦克斯韦方程组建立系统的数学模型,通过级数展开,略去高阶项,得到计算电涡流损耗的近似公式,分析了电涡流损耗与线圈半径、谐振频率、传输距离、磁感应强度的关系,为水下非接触式电能传输系统的总体设计提供了理论依据.最后通过实验验证了在空气中和海水中进行非接触式电能传输的异同,以及电涡流损耗与各项参数的关系.实验表明:在空气中当传输距离为50 mm、传输功率为100 W时,效率在80%以上;在海水中当传输距离为50 mm、传输功率为100 W时,效率约为67%,说明基于磁共振的水下非接触式电能传输系统在海水中也有很好的应用前景.

感应耦合电能传输系统的设计

针对感应耦合电能传输系统(ICETS)的互感模型,提出设计ICETS的三要素法:即通过耦合系数、可分离变压器原副边自感比值和副边能量接收电路的品质因数三要素设计ICETS.该方法在谐振状态下,将ICETS的特性参数表示为三要素的函数,根据可分离变压器的传输效率和器件应力要求进行系统设计.论文分析比较ICETS的4种补偿电路,并以原边串联补偿、副边并联补偿(SP)电路为例,设计输出功率为100W的ICETS样机.结果表明,用三要素法设计ICETS,可分离变压器效率高,补偿电容电压应力小,样机实验证明所提三要素法的正确性.

恒压输出的无线电能传输系统设计

无线电能传输系统的可分离变压器距离较大,能量传输效率低,且输出电压受接收距离的影响较大。根据系统的互感模型,分析了变压器初级线圈匝数对传输效率的影响。选择合适的补偿方式,设计了一种两级式结构,初级半桥逆变频率跟踪,次级恒压控制,有效保证了传输距离变化时次级能量的接收,并且具有控制简单,能量传输稳定等优点。实验结果验证了该设计方法的有效性。

基于磁耦合谐振的无线电能传输系统设计

基于磁耦合谐振的无线电能传输技术在众多传输技术中具有传输距离适中和效率较好的优点。阐述了磁耦合谐振式无线电能传输原理并建立等效互感理论模型进行参数分析,进一步基于不对称半桥和LC串联谐振电路拓扑分析了开关管占空比变化对输出功率的影响。设计了一种小功率无线电能传输系统,并通过仿真和实验,验证了理论分析和系统设计的正确性。

磁耦合谐振式无线充电系统研究

无线充电技术是一种新型的电能传输技术。文中设计了一种磁耦合谐振式蓄电池充电器,能够实现蓄电池无线充电。利用两个发生谐振耦合的电路来捕捉随距离缩减的电磁场,当发射回路和接受回路处于谐振状态时,谐振体之间能量交换可以达到很高的效率。利用变压器互感模型对磁耦合谐振无线电能传送进行了分析,设计了功率为4 kW的磁耦合谐振频率75 kHz的试验电路,实验结果表明,当传输距离为0.3 m时,效率接近90%。

磁耦合谐振式无线电能传输电动汽车充电系统研究

为研究电动汽车无线充电系统,解决电动汽车有线充电时的不安全、不便利问题,采用磁耦合谐振式无线电能传输技术,从改进传输线圈结构出发,在传输线圈外侧增加导磁体,将磁通尽可能束缚在两传输线圈之间,减小向外界的泄漏,缩短磁通在空气中的磁路长度,从而有效增强无线电能传输系统的耦合程度,大大增加传输功率,提高低频条件下的传输距离和效率。设计了具有频率自动跟踪控制的12 k W/70 k Hz高效磁耦合谐振式电动汽车无线充电系统,并进行实验研究,得到一系列传输线圈距离和负载阻抗、传输功率及传输效率之间关系的实验数据。特别地,实验结果表明在传输距离0.3 m、输入功率12.6 k W时,谐振频率为72.6 k Hz,传输效率达到94.33%。

磁耦合谐振式无线传能系统中的参数优化实验研究

磁耦合谐振无线电能传输系统的传输性能与系统的谐振频率密切相关,系统的谐振频率不仅与器件参数有关,还受到系统结构的影响。针对这一问题,该文从互感等效理论出发,构建系统的传输模型;通过分析不同结构系统的传输特性,提出了系统中各参数的优化方法,可以有效地提高系统的传输性能。

电磁铸造铝扁锭的电参数计算与选择

针对电磁铸造铝扁锭中，感应器－铸锭系统的电磁参数Ｒ、Ｚ、Ｘ进行了计算，计算结果与实测数据相符，并在此基础上对电磁铸造中使用的中频电源各项参数进行了选择，为中频电源和结晶器的设计提供了理论根据。

串并式无线电能传输系统的研究与设计

近几年来,无线电能传输作为一种新的电能传输技术受到人们的广泛关注。其中,磁耦合谐振无线电能传输技术具有传输功率大、传输效率高等优点。基于提高系统传输功率与传输效率的目的,本文构建了串并式磁耦合谐振无线电能传输系统,对谐振回路进行了建模分析,针对频率分裂现象进行了研究并从谐振回路参数的角度提出了抑制方法,并且介绍了整个系统硬件电路的主要组成部分,最后搭建了450W的实验平台,在10cm的传输距离下,传输效率为73.4%。

基于海水环境下ICPT系统电磁耦合器的研究

感应耦合电能传输技术(ICPT)是近来兴起的一种新型电能传输模式。针对深海环境下海流扰动影响ICPT系统传输性能稳定的问题,利用ANSYS有限元仿真软件分析电磁耦合器不同间隙下耦合系数和电感参数随磁芯偏心量的变化趋势。建立含有补偿电容的互感等效电路,计算分析系统谐振情况下系统功率和传输效率的影响因素,仿真研究系统功率和传输效率随输入电压、负载电阻、频率和线圈匝数的变化规律,为提高海水环境下ICPT输系统的优化设计提供参考。

圆锭电磁铸造中电磁场的数值模拟

详细描述了互感耦合模型 ,并且利用此模型计算了电磁铸造中电磁场的分布。结果发现电磁铸造中磁感应强度与输入的电流呈线性变化的关系。利用这一结果提出了一种计算电磁铸造中液柱高度的计算方法 ,并且利用这种方法计算了电流与液柱高度的关系 ,计算值与实测值基本符合。

电磁铸造中流场的数值研究

用互感耦合模型计算感应线圈、屏蔽罩、液穴内、固态锭内的电流分布和液柱内的电磁搅拌力．对Navier－Stokes方程进行了数值求解（对湍流量采用K－ε方程模型）研究了屏蔽罩位置对液柱内流场的影响．流场的计算结果和实测值比较吻合。

无线能量传输系统双LCC谐振补偿电路研究

针对双LCC谐振补偿电路结构的研究中缺乏考虑系统增益特性,忽略电路整体的输出特性的不足,提出采用基于互感模型的阻抗特性分析法,该方法兼顾谐振系统的输出特性,确定一个与负载和耦合系数无关的固定频率点,在此频率点下发现了谐振电路具有纯阻性和恒流源输出的特性.提出两种实现前级H桥变换器ZVS的参数优化方法,从谐振电路增益角度对比分析了这两种优化参数方法对谐振系统输出特性不同的影响.设计了一台3.3kW的基于双LCC谐振补偿电路的变换器,仿真和实验验证了针对谐振补偿电路特性的分析及优化方法的正确性.