旋转导向系统中非接触电能与信号一体化传输技术

旋转导向系统可有效提高钻井速度、安全性和井眼轨迹控制精度,是油气行业尤其是复杂环境下油气勘探开发的核心设备之一.非接触电能和信号传输单元是旋转导向系统中将电能和信号从旋转主轴传输至非旋转外套的重要单元.为了保证高温下大负载时电压输出的稳定性以及信号同步传输的可靠性,本文提出一种载波调制式电能与信号一体化的传输方法,在信号并联注入并联拾取的同步传输拓扑结构基础上,增加隔离电感与谐振电容,对新的拓扑结构进行数学建模,对电压增益、电流增益以及效率进行仿真,并通过仿真结果选择最优电路参数.实验验证该电路拓扑和传输方法在175℃环境温度下带载可到150 W,在150 W动态带载下输出电压的变化幅值小于输入电压的8%、传输速率115200 bps(bit per second,比特率)且误码率低于百万分之一.

LCL型非接触电能传输系统电路特性分析及参数配置方法

将二端口电路理论引用到非接触电能传输(CPT)系统中,通过二端口理论对LCL复合补偿型CPT系统进行建模分析,发现了其输入与输出电压间的倍数关系。同时,对耦合机构进行了重新建模,使其分析变得简单明了。在此基础上,给出了整个系统的参数配置方式,并分析了其输出电压和功率、效率特性。为证明此参数配置方式优越性,推导了SS型CPT系统的输出功率公式,并进行对比。结果发现所述方式能够输出更大的电压和功率,仿真和实验同样证明了所述结论。

基于阻抗变换的稳频高效非接触电能传输系统

为提高非接触电能传输系统在变负载工作模式下的频率稳定性和效率,提出了基于阻抗变换的稳频高效非接触电能传输系统设计方法.根据开关变换器可实现阻抗变换,在非接触电能传输系统副边结构中加入开关变换器,通过控制开关变换器中开关管占空比进行负载电阻的等效变换,并优化设计系统谐振补偿参数;通过对系统谐振网络以及阻抗变换电路的分析,推导出了系统关键参数设计的计算公式及阻抗变换电路占空比与负载电阻之间的函数关系.研究结果表明:当负载电阻在1～10Ω范围内变化时,通过实时调节开关管占空比,能够始终保证系统效率达到67.0%.

非接触式感应能量传输系统的分析与设计

非接触式能量传输在不同的领域具有很好的应用价值。阐述了非接触式能量传输系统的组成及其基本原理,分析了影响系统能量传输效率的因素,给出了相应的解决方案,设计出了一种非接触式能量传输系统,并且根据实际电路对非接触能量传输系统的影响因素进行了详细的分析。

非接触式松耦合感应电能传输系统原理分析与设计

给出了非接触式松耦合感应电能传输的基本原理,讨论了影响系统电能传输的关键因素。针对不同的应用场合,对原副边进行了补偿设计,提高电能传输效率和减小供电电源的电压电流定额。并对系统稳定性和可控性问题进行了讨论。最后,基于以上分析,给出非接触式松耦合感应电能传输系统的一般设计方法。

稳压系统在非接触感应电能传输系统中的应用

非接触感应电能传输系统利用电磁感应耦合技术,解决了相对转动时能量的安全传输问题。电压的波动将严重影响用电设备的正常工作,着重研究了可控偏心器中非接触感应电能传输系统的稳压部分,并设计了一套大功率稳压电源。通过稳压系统的性能实验,测试出稳压系统可以提供48 V稳定的直流电。实验表明该稳压电源系统性能良好,具有稳压效果好、纹波小的优点,并且工作可靠。为非接触感应电能传输系统应用于旋转导向钻井系统提供了依据。

东京大学开发出“二维通信系统” 以非接触方式实现通信和电力传输

日本东京大学及其属下的Cell Cross公司与日本信息通信研究机构（NICT）开发出一种“二维通信系统”，这种系统和传统的无线或有线方式不同，利用了电磁场的近场现象。

非接触电能传输系统互感耦合的仿真研究

基于Maxwell2D仿真环境,建立了非接触电能传输系统磁能转换机构的仿真模型。基于此仿真模型,研究了影响非接触电能传输系统互感耦合的因素,包括磁芯材料、原边导线的位置、副边线圈的绕线方式以及绕线位置等因素。仿真结果显示了互感耦合受上述因素影响的规律,可指导该系统互感耦合的优化设计。

飞机胎压监测系统中的非接触能量传输

为无法采用直接供电的飞机胎压监测系统设计了一种基于旋转变压器的能量传输系统,使其能在高速旋转状态下完成电能的非接触传输,并根据实际电路对非接触能量传输系统的影响因素进行了分析。

非接触式电能传输系统功率及效率影响因素

搭建以实验模型为基础的非接触式电能传输系统仿真计算模型,考虑该系统实际应用中疏松耦合变压器可能出现的不理想工作情况,利用ANSYS有限元仿真软件分析变压器不同气隙厚度、横向、纵向不同侧移距离下电感参数的变化趋势,通过实验举例验证上述仿真计算的可行性。实现疏松耦合变压器原副边两侧电路的解耦,对不同频率下的系统进行电容补偿,分析变压器原副边分别谐振情况下系统功率和传输效率的影响因素,研究系统功率和效率随负载电阻、频率和电感参数的变化规律,为提高非接触式电能传输系统的优化设计提供参考。

非接触爆炸下舰船电力系统生命力的研究方法

本文着重分析了在非接触爆炸下舰船电力系统主要电气设备的破坏模式，建立了舰船电气设备的冲击响应模型，并给出了在非接触爆炸下用于舰船电力系统生命力评估的系统破坏概率计算机仿真计算方法。

非接触式电能传输系统中疏松耦合变压器电感参数的计算分析

研究了非接触式电能传输系统中疏松耦合变压器的电感参数。建立了一种疏松耦合变压器模型,通过求解有限元磁场方程,采用能量增量法和能量法计算电感参数;同时,利用实验的方法获取不同气隙下疏松耦合变压器的自感和互感。通过将计算结果与实验数据对比,分析基于能量增量法和能量法计算电感的准确性和合理性。在不同气隙宽度下,研究疏松耦合变压器励磁非线性受到的影响,考察不同方法计算电感参数的误差和适用性,通过分析得到计算电感参数的有效方法,为进一步开展疏松耦合变压器励磁特性研究奠定基础。

高频逆变电路在非接触感应电能传输系统中的应用

针对可控偏心器中非接触感应电能传输系统的电源部分,分析了高频逆变电路的主电路及控制电路的性能,利用Multisim软件对全桥逆变电路进行仿真分析,并设计制作出了高频逆变电路。通过对全桥逆变电路的性能实验,测试出逆变电源的最大输出功率可达300 W,输出频率可调,范围可从0 Hz达到100 kHz,为非接触感应电能传输系统应用于旋转导向钻井系统提供了依据。

基于SS补偿的非接触能量传输系统的特性分析

文中针对非接触能量传输系统,对其松耦合变压器的原副边线圈进行串联补偿(SS补偿)。在该种补偿状态下进一步分析了非接触能量传输系统副边输出电流与原边输入电流、输出电压与输入电压、输出功率与输入电压之间的关系。通过仿真,验证了上述分析的正确性。

平面螺旋型四线圈磁耦合式非接触电能传输系统的设计

针对传统四线圈磁耦合式非接触电能传输系统的输出功率和效率较低等问题,提出了一种平面螺旋型四线圈磁耦合式非接触电能传输系统。并运用MATLAB仿真软件,对平面螺旋型四线圈和传统四线圈非接触电能传输系统的输出功率和传输距离、传输效率和传输距离之间的关系进行了对比分析。结果表明:在相同距离时,平面螺旋型四线圈磁耦合式非接触电能传输系统的传输功率和传输效率均高于传统四线圈传输系统的,且平面螺旋型四线圈磁耦合式非接触电能传输系统的传输效率比传统四线圈传输系统的高3%。

可控偏心器中非接触感应电能传输系统的研究与实现

为了解决旋转导向偏心器中电泵机和发电机之间的物理间隙所造成的电能传输问题,设计出了非接触感应电能传输系统,并对影响电能传输效率的主要因素进行了研究。结果表明：耦合器的间隙距离越大,耦合器的传输效率越低;耦合器的最佳工作频率为38 KHz;高频逆变电源的输出功率在280-300 W之间时,系统间电能的传输效率可以达到85%。

超声磨削系统中非接触电能传输特性对声学系统的影响

为解决超声磨削系统中电信号传输问题,根据电磁感应原理,设计了非接触电能传输装置。结合理论计算和实验分析,研究了磁间间隙、径向偏移对传输效率、超声加工声学系统特性的影响。实验结果表明:磁间间隙对声学系统影响较大,当磁间间隙在0.4mm以内,径向偏移在0~6mm以内超声磨削系统的性能参数都比较稳定。

新型无接触电能传输系统的稳定性分析

建立了无接触电磁耦合结构的互感模型,对新型无接触电能传输系统引入了初级电源端口的等效负载阻抗及零相角谐振频率的概念,并对新型无接触电能传输系统采用各种初、次级补偿拓扑所带来的频率控制问题进行了深入的研究,经研究得知:为了使输出功率达到最大,初级零相角谐振频率须等于次级谐振频率:要保证系统的稳定、高效运行,零相角谐振频率必须是唯一的。文中还通过次级品质因数与无接触电磁结构的耦合系数给出了系统的稳定运行边界条件。仿真研究表明:当次级谐振回路的品质因数满足由电磁结构耦合系数所决定的表达式时,就可以保证系统稳定、高效地运行。

海底观测网非接触式水下接驳系统的设计与实现

为充分利用海底观测网与自主水下航行器各自优势,构建海洋立体观测网络,设计并实现了海底观测网非接触式水下接驳系统.考虑水下接驳需求和海水环境特殊性,设计接驳系统机械结构,包括导引结构、耐压腔体.利用高频电磁波通信技术,并结合水下实际环境,实现水下高速非接触信号传输.基于电磁耦合方式,并考虑电路拓扑和耦合线圈的设计,利用胶封线圈实现水下大功率、高效率的非接触电能传输.基于WinCC组态软件设计系统上位机,并结合嵌入式PC控制器,建立系统中央控制系统.在实验室环境下对耐压腔体的深水工作能力进行了压力试验验证,湖上试验对系统进行了非接触信号传输、非接触电能传输和中央控制系统测试.测试结果验证了各功能模块间的兼容性和系统整体方案的可靠性,并为后续海试提供了试验方案的验证.

基于非接触式电能传输系统的电动汽车设计

高质量、稳定可靠的电能传输系统是电动汽车运行的重要保障,电能传输的可靠与否直接影响到电动汽车的安全运行。笔者在分析了现有非接触式电能传输系统研究现状的基础上,研究电动汽车电磁感应式无线充电基本结构以及电动汽车电磁共振式无线充电基本结构,实现电压、功率等的自动稳定调节。该系统以电压的自动调节、功率的自动调节以及电池充电模块为主体。