基于LCL谐振变换器的电磁感应式非接触电能传输系统动态调压控制方法

为了解决电磁感应式非接触电能传输(ICPT)系统输出电压的可控动态调节问题,提出一种基于LCL谐振变换器的动态调压控制方法。发射端采用具有恒流输出特性的LCL谐振结构,使得流过发射端耦合线圈的电流呈现恒流特性。在接收端LCL谐振变换器输出侧并联一个用于调节电能输出的可控开关管,通过控制开关管的开关状态,实现电能的可控输出。当开关管关断时,接收端LCL谐振变换器输出电能给负载,输出电压上升;当开关管开通时,负载侧电能输出被切断,输出电压下降。通过检测输出电压,对可控开关管进行负反馈控制,可以动态调节电能输出功率,实现输出电压的动态调节。该方法只调节接收端,无需使用无线信道与发射端通信,电路结构及控制方法较为简单、易于实现,且适用于一个发射端对多个接收端无线供电。最后,搭建了2k W ICPT系统原理样机。通过实验验证了所提方法的可行性和正确性。

血栓弹力图仪(TEG)中基于非接触式电磁感应的角度传感器研究

针对血栓弹力图仪(Thrombelastography,TEG)的测量原理,提出一种能精确测量的基于非接触式电磁感应的角度传感器,最大程度减小了对被测量血液特性的影响。描述了测量原理,给出了相应的电路以及上位机软件,搭建了血栓弹力图仪的测量装置。实验结果表明:本传感器完全能满足血栓弹力仪的要求。

基于恒流源补偿网络的电磁感应式非接触能量传输的LED驱动电路

电磁感应式非接触能量传输(inductive power transfer,IPT)的半导体发光二极管(light-emitting diode,LED)照明系统具有便利、灵活、安全等优点。为提高IPT的传输效率,IPT松耦合变压器两边需引入补偿网络。补偿后的IPT变换器输出特性十分复杂,其输出电压或电流与变压器参数、补偿结构和参数、开关频率和负载均有关。而LED负载的等效阻抗易随温度变化,松耦合变压器的磁场并不均匀,难以设计,这些问题使得IPT LED驱动器难以直接输出LED需要的驱动电流。针对此问题,该文提出一种基于恒流源补偿网络的IPT LED驱动电路,恒流源补偿网络使得IPT输出恒流,解耦电流与负载阻抗的关系,通过提出的变压器参数和补偿参数设计方法,采用定频占空比控制,可直接输出LED所需的电流,避免使用后级变换器,避免频率控制带来的频率分叉问题。该文还提出在给定变压器尺寸、气隙、负载范围、效率下的IPT系统综合设计方案。最后,搭建了一台20 W的IPT LED驱动电路,实验结果证明所提出的补偿网络可以准确实现与负载无关的恒流输出,避免无功环流,实现较高的传输效率。

超声加工的非接触能量传输仿真与实验

为解决超声加工中传统的接触式能量传输方式存在电刷磨损快且主轴不能高速旋转的问题,根据电磁感应原理,建立了非接触能量传输系统的互感理论模型,基于Maxwell平台构建了系统的仿真计算模型,通过旋转电磁耦合实验机构对仿真模型进行验证,获得了旋转转速、级间磁隙、超声频率以及谐振匹配参数对系统能量传递效率的影响规律.仿真与实验结果表明:超声系统实现高速旋转时,非接触能量传输装置的输入和输出功率能量传递效率可达80%,初、次级线圈绕组电流密度和磁芯磁通密度随旋转转速的增加并无显著变化,传递效率的下降与磁隙近似成线性关系,传递效率随着频率呈现先升后降,对输入信号的频率具有选频作用.应用规律可为电磁感应式超声主轴进行优化设计.