非接触式功率传输滑环热力学仿真与分析

为克服接触式滑环寿命短、安全性能低的缺陷,设计了一种具有冗余备份的非接触式功率传输滑环装置,并对整体结构进行热分析。首先,对非接触式滑环建立热学理论模型,并对各部件温升和热阻及热源进行分析;其次,对磁芯损耗进行理论计算,并通过电磁场仿真进行验证,计算线圈损耗和轴承摩擦损耗等其他热源;最后,根据热源以及换热条件等参数进行热学仿真,获得非接触式滑环的稳态温度分布和热流分布。仿真表明,该装置温度在相应材料耐受范围内。

基于SSP补偿和变频控制的滑环设计

为避免传统滑环易磨损、易静电累积等缺点,提出一种基于串联串联并联(SSP)补偿和变频控制的新型环滑设计方法.首先,对非接触式滑环系统的磁路进行建模,并针对松耦合变压器的漏感和励磁电感分别进行补偿,即原边串联、副边串并联补偿;其次,考虑到温度等因素的影响,分析部分元器件的灵敏度,获得元器件参数变化和谐振频率变化的关系;再次,提出一种基于汉宁窗快速Fourier变换的相位差检测方法,可避免硬件水平的制约和提高抗干扰能力;最后,根据计算的相位差、临界品质因数,提出一种基于零相角的变频控制方法,使系统工作于零相角,从而减少无功功率的损耗.仿真结果表明,当元器件参数发生变化时,基于SSP补偿和变频控制的方法能够快速使系统工作于零相角状态,进而提高系统的工作效率.设计了一种原型机对所提方法进行验证,实验结果和仿真结果基本一致,与不补偿方法相比,所提方法的工作效率提高了5%.研究结果表明该方法具有较高的稳健性.