可分离变压器实现的非接触电能传输系统研究

传统电能传输主要通过导线直接接触进行,在一般环境下这种方式合理有效,被广泛采用。但在一些特殊环境,如易燃易爆场合和水下系统,这种电能传输方式的安全性难以得到保证。非接触电能传输系统利用电磁感应耦合技术与电力电子技术,避免了传统电能传输方式裸露导体的存在和接触火花的产生,实现了电能的安全传输。研究了一种采用可分离变压器传输能量的非接触电能传输系统。通过分析可分离变压器的工作特性,得出影响传输功率的几个因素,并给出了采用串联谐振式逆变器和可分离变压器优化绕法的实验结果。

应用于无接触电能传输系统可分离变压器的研究

计算分析了可分离变压器的互感参数、耦合系数和输出性能随频率的变化关系。

滑动式可分离变压器的磁场分析

在分析可分离变压器基本结构和电磁关系的基础上,利用Ansoft仿真平台,完成滑动式可分离变压器的磁场分析与参数计算,并针对不同的绕组位置、铁心结构和铁心材料,研究铁心工作磁密与电磁耦合系数的变化规律,为滑动式可分离变压器的设计及优化提供可靠依据。

可分离变压器的等效磁网络模型及参数计算

可分离变压器是非接触感应电能传输系统的核心部件.根据等效磁通管原理,建立了可分离变压器的等效磁网络模型.依据磁网络与电网络的相似性,采用节点法建立节点磁位方程,并采用Gauss-Se idel迭代法进行求解.在磁场分析的基础上,推导出可分离变压器电感参数的计算公式,并给出了计算实例.计算结果表明,等效磁网络法原理简单,实现方便,且精度较高,在可分离变压器的设计、分析及优化中可以发挥重要作用.

可分离变压器的数学模型及仿真研究

针对可分离变压器气隙和漏磁较大等特点,采用耦合电感理论分别建立无补偿、一次侧补偿及双侧补偿时的状态空间数学模型,同时在MATLAB/Simulink中也建立相应的仿真模型,分析了运行频率及绕组补偿对可分离变压器运行性能的影响。仿真结果验证了所建模型的正确性和有效性,表明了双侧补偿技术可以大大提高可分离变压器的电能传输能力。

非接触供电系统可分离变压器模型及绕线设计

通过对可分离变压器的基本结构和磁路进行分析,推导出可分离变压器的数学模型,并进行了绕线设计,得出了影响非接触供电系统电能传输效率的若干因素,为非接触供电系统的设计提供理论依据。

分离式变压器电磁结构与参数分析

为提高松耦合感应电能传输系统的传输能力,对系统的核心部件——分离式变压器的结构特点及参数进行研究。在分析松耦合变压器的互感等效电路模型的基础上,对电路的开路输出电压、励磁电流等变量进行分析,建立其与自感系数、互感系数、耦合系数等结构参数的关系,并分析了电路的阻抗特性与传输效率。通过仿真与实验,研究了系统的变量与磁芯间隙、系统频率之间的关系。为提高分离式变压器的耦合系数,对3种磁芯线圈结构进行参数测量,获得变压器的最优结构。仿真与实验结果表明,磁芯间隙不仅降低了线圈的耦合系数,且降低了励磁电感,需通过提高系统工作频率来抑制励磁电流,提高系统传输效率;通过优化磁芯线圈结构及磁芯间隙可提高系统传输能力和稳定性。

基于分离式变压器的非接触供电技术研究

对基于分离式变压器的非接触供电技术开展了研究,提出了四种电路拓扑,详细阐述了每种电路的原理与特点。以蓄电池非接触充电系统为应用平台。最后以单端式蓄电池非接触充电电路为例,通过仿真验证了基于分离式变压器的非接触供电原理的可行性。

导向钻井工具中电能传输用旋转式变压器设计

在导向钻井过程中,为保证导向钻井工具中旋转的主轴与不旋转套之间电能传输稳定,根据导向钻井工具的机械结构和空间要求设计了旋转式可分离变压器。通过理论分析,选择铁合金材料作为磁芯材料;根据ANSYS仿真,确定变压器初级和次级绕组之间的间隙为1mm,旋转变压器的最佳工作频率为38kHz;通过分析,选择初级串联次级并联型补偿电路,并根据变压器的互感模型计算了补偿电路的电容。不同输入功率下旋转变压器传输效率的的室内测试结果表明,最佳输入功率约为150 W,此时变压器的动静态传输效率都不低于82%,而当输入功率大于200 W小于300 W时,传输效率不足80%。这表明,所设计的旋转变压器可以应用到旋转导向钻井系统中,但该变压器在输入功率高时传输效率较低,达不到80%的工程要求,还需进行改进。

非接触电能传输系统频率分叉现象研究

效率是非接触电能传输系统研究的一个热点,适当的二次侧并联补偿电容能够提高系统的效率,但加入二次侧补偿电容容易使系统进入多谐振频率状态。本文从非接触电能传输系统的高阶数学模型出发,描述了频率分叉现象,并且用数值方法界定了分叉区域。文章最后提出了一种在频率分叉现象下的二次侧并联补偿电容选择方法,实验证明基于这种方法选择的并联补偿电容能使系统传输效率显著增大。

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。

电梯轿厢无接触式电能传输装置的研制

研制的电梯轿厢无接触式电能传输装置采用磁耦合原理实现电能的无接触传输,可避免传统供电方式中轿厢的随行电缆疲劳破损的弊病。按楼层电站式的无接触取电方案,确保了无接触能源传输系统的绿色和环保,可避免高频导轨磁场裸露所引起的污染和隐患。静止式盘型可分离变压器的原、副边线圈串联了谐振电容以消除其漏感,使得在谐振频率点附近保持了较高的电压增益和功率传输能力。馈电部件和受电部件中均引入了闭环控制策略,使部件工作在最佳状态。在装置的传输功率超过300W、无接触距离10～15mm的情况下,其传输效率达到了84%。

半桥式非接触供电技术研究

对非接触供电技术原理进行分析,并分析基于半桥式分离变压器电路的特点与原理,提出一种不受线圈同名端、异名端位置影响的非接触供电模式。对半桥式非接触供电电路进行分析与仿真。

提高感应电能传输效率的研究

非接触式感应电能传输系统(ICPT)是一种新型的电能传输技术,通过感应电磁耦合向负载提供电能。ICPT的关键部件是松耦合变压器(也叫可分离变压器)它的耦合系数较低,制约着传输效率。本文对非接触感应电能传输系统进行了系统的介绍,并且分析了磁芯材料、工作频率、气隙大小等关键参数对传输效率的影响,着重讨论了可分离变压器的初次级绕组的补偿问题,并且给出了补偿电路的设计方案。

基于电磁耦合机构的非接触电能传输系统

基于非接触电能传输技术的研究,设计了非接触电能传输系统的供电机构、耦合机构和受电机构三大基本模块。对系统的整流滤波和高频逆变电路进行了仿真实验,整流输出电压波动小于6%,谐振逆变电路输出信号频率达1000Hz以上。采用低频信号发生器作为供电机构对系统进行了性能测试,给出了500Hz下的空气间隙与电压传输效率的实验关系曲线,随空气间隙增大,电压传输效率降低。

全桥高频逆变电路的研究与实现

非接触式感应电能传输系统(ICPT)是一种新型的电能传输技术,通过感应电磁耦合向负载提供电能。ICPT的关键部件是松耦合变压器(也叫可分离变压器),它的耦合系数较低,制约着传输效率。为了提高传输效率,必须给变压器初级线圈提供高频交流电源,本文介绍了一种带可分离变压器的全桥高频逆变电路及其主控电路,分析了它们的工作原理以及它的等效电路模型,在仿真软件Multisim中对逆变电路进行了仿真,并且搭建了主控和逆变电路,进行了逆变实验,在主控电路的控制下,逆变电路输出高频交流信号,频率从0Hz—100KHz实验结果与仿真结果一致。

功率因数校正技术在松耦合电能传输系统中的研究

松耦合电能传输系统采用一种新型的电能传输技术,其关键部件是松耦合变压器,它的耦合系数较低,制约着系统的传输功率。介绍了感应电能传输系统的组成,并分析了功率因数校正电路工作原理及参数选择,并将功率因数校正技术应用于松耦合电能传输系统;仿真与实验结果表明该技术提高了系统的有功功率,降低了系统的无功损耗。

功率因数校正技术在松耦合电能传输系统中的应用

松耦合电能传输系统是一种新型的电能传输技术,其关键部件是松耦合变压器,它的耦合系数较低,制约着系统的传输功率。文章主要通过研究无源功率因素校正(PPFC),搭建填谷式无源功率因数校正电路,提高系统有功功率,使功率因素校正技术应用于松耦合电能传输系统。

无线能量投射技术效率的研究

无线能量投射技术是一种新型的电能传输技术,当前无线能量投射技术主要有三种方式,即电磁感应、无线电波、以及共振作用。本文着重介绍用电磁感应的方式来实现能量的投射,并且分析了磁芯、频率、气隙等参数对投射效率的影响,并给出了相应的解决方案。