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。

手机无线充电系统的设计与实现

设计了一种基于半桥式逆变技术和磁感应耦合技术的无线充电系统,整个系统由电源模块、整流滤波模块、高频逆变模块及分离式变压器4部分组成。采用多个初级线圈并联的方式为多个手机类负载同时供电,并通过分离式变压器线圈的优化设计提高了系统性能。测试结果表明该系统克服了采用单个初级线圈充电区域不足、各个设备充电效率低的缺点,减弱了待充电设备间的相互干扰,使其充电效率相当且都能获得基本恒定的电压,具有能量传输效果好、安全方便、成本低、适用范围广等优势。

影响非接触式能量传输效率的因素分析

非接触式能量传输方式可以解决接触式能量传输带来的各种问题。但非接触式能量传输存在较大漏感,传输效率受到限制。本文通过对非接触式能量传输的分离式变压器的拓扑结构,补偿容抗电路,闭环控制电路的研究与分析,设计一套非接触能量传输平台,提高非接触能量传输的效率。文章完成了非接触传输系统的硬件电路和实验平台的搭建,实验结果证明在一定输入条件下,在气隙间隙5mm的条件下传输效率达70%,随着气隙增大传输效率明显降低。