考虑边缘磁通的LCT新型六电容频域解析模型

基于有限元的松耦合变压器(LCT)设计往往只能考虑电场或磁场效应,存在计算复杂、耗时,不能得到参数间较为直观的物理关系,以及不能进行频域设计等问题;为此以相邻式磁罐变压器为例,在考虑气隙边缘磁通效应的基础上,提出了一种新型六电容频域解析模型。采用磁路法和静电能量等效法分别计算了互感、漏感和分布电容参数,采用回路电流法建立了频域模型,然后采用频域分析法,对比研究了不同分布参数模型的传输特性。最后,通过有限元方法验证了考虑边缘磁通效应的电感模型的准确性,仿真和实验结果表明了本文松耦合变压器分布电容模型解析计算的正确性,同时相较于其他现有模型,提出了从频域角度分析的LCT六电容模型,并获得了比现有方法准确性更高的计算模型。

基于三端轴式松耦合变压器的无线电能传输系统

松耦合变压器是电磁感应耦合式无线电能传输(inductively coupled power transfer,ICPT)系统中实现电能传输的重要设备。然而,松耦合变压器输出功率小、传输效率低的问题极大限制了其推广应用。提出了一种三端轴式松耦合变压器结构,分别针对该新型变压器相邻线圈对同名端同向和反向两种情况建立数学模型;然后对LCC-S补偿方式下基于三端轴式松耦合变压器的ICPT系统存在的频率分裂现象进行分析,通过仿真验证了三端轴式松耦合变压器可通过不同线圈对间的互感来提升系统的传输特性,并对同名端同向和同名端反向两种情况的输出功率和传输效率进行对比;最后通过实物实验证实了基于三端轴式松耦合变压器的ICPT系统能够提高输出功率和传输效率,同名端同向时传输效率较高,提高了16.4%;同名端反向时输出功率较高,提高了33.2%。

工型磁罐松耦合变压器设计与优化

为了解决非接触变压器原副边完全分离产生气隙造成耦合系数下降、传输效率低的问题,通过添加磁流变液介质,并改进工型磁罐松耦合变压器结构,以此提高电能传输效率.通过仿真验证,得出结论:在气隙处添加磁流变液可以有效提高松耦合变压器的耦合系数和传输效率.

一种带引导磁芯的齿轮状松耦合变压器

感应耦合式无线电能传输系统中,松耦合变压器的耦合系数是影响系统变换效率的关键因素。为提高其耦合系数,针对普通圆盘型松耦合变压器,基于其磁场仿真结果建立等效的磁路模型并作分析,在此基础上对圆盘形磁芯先后采取挖通孔、加引导磁芯的方法进行优化,并结合多U型磁芯结构提出一种新型齿轮状变压器结构。通过仿真与实验验证了该结构能在降低变压器重量的同时,有效提高其耦合系数,且具有良好的旋转稳定性。

基于D.D.D.型松耦合变压器的无线电能传输系统研究

无线电能传输(WPT)技术克服了传统有线输电过程对输电场地条件、维护便利性以及安全性的严苛要求,具有广泛的应用场景。在WPT技术中,原副边线圈间的抗偏移特性直接影响着系统电能传输的质量、效率及可靠性。通过对松耦合变压器进行优化,设计相对应的补偿网络以增强系统的抗偏移特性及输出稳定性。所设计的D.D.D.型松耦合变压器具有较强的抗偏移能力,并且具有良好的磁屏蔽特性。在传统变压器等效模型基础上,考虑漏磁通的影响,提出了对称型并串联/串并联补偿拓扑结构。通过调频控制,维持系统输入阻抗角为零,实现系统高效稳定的输出。最后,为了验证理论分析,搭建了基于D.D.D.型松耦合变压器的250 W实验平台,系统效率达到了88%。

矿用蓄电池电机车无线充电系统实验研究

矿用蓄电池电力机车在传统的充电过程中,经常会出现充电时间长、充电线漏电等情况。基于此,提出了一种新型的矿用电力机车无线充电系统。该系统的核心部件是松耦合变压器。采用有限元软件ANSYS Maxwell对松耦合变压器一次铁芯与二次铁芯匹配误差对工作效率的影响进行深入研究,并进行了实验验证。仿真和测量结果表明,铁芯气隙越小,变压器效率越高;当位移误差在规定范围内时,对变压器的影响也很小。

基于松耦合变压器的无线电能传输技术研究

电能的无线传输一直是研究的热点。然而受限于安全和技术因素,以微波、激光为载体的无线输电手段现阶段很难获得大规模应用,所以基于感应耦合的无线电能传输技术是目前最容易实现的无线输电手段,而松耦合变压器是特定环境中效率最高的无线输电手段。通过理论推导与软件仿真相结合的方式,研究了影响松耦合变压器系统电能传输效率的主要因素,并利用ANSYS有限元软件对不同类型的铁心结构的松耦合变压器的传输效率进行了仿真计算。

非接触感应电能传输系统松耦合变压器参数设计

松耦合变压器是非接触感应电能传输系统中的关键部分。在简要介绍松耦合变压器的基本结构和工作原理的基础上,提出了松耦合变压器的互感等效电路模型。根据松耦合变压器的特点,分析了铁芯材料、绕组位置、气隙大小对变压器耦合系数的影响。同时,针对原、副边漏感的特性,进一步讨论了变压器原、副边电路补偿问题。最后给出了非接触感应电能传输系统中松耦合变压器的耦合系数、网络补偿等几个重要参数的设计方案。

体内微机电无线能量传输系统的仿真分析

介绍了体内微机电无线能量传输系统松耦合变压器特性,利用电磁场理论建立了该松耦合变压器的微分方程。采用有限元仿真软件Ansoft进行了仿真和分析,研究了初次级绕组位置、气隙、水平位移、铁芯和运行频率对初次级绕组电感和耦合性能的影响,为松耦合变压器的进一步设计和优化性能提供理论指导和参考。

非接触式移动电源技术研究

研究了提高非接触式移动电源系统传输效率的方法.提出了一种可以实现零电压、零电流开关的移相全桥PWM逆变器的电路拓扑结构,这种电路拓扑可以显著提高逆变器的频率,降低开关损耗.对于非接触式移动电源的能量传输装置,提出了一种新型的基于松耦合变压器构成的结构.建立了松耦合变压器的数学模型和参数计算方法,研究了原边线圈处于不同位置的松耦合变压器的传输效率.

一种带电磁屏蔽的绕组混合绕制非接触变压器

非接触变压器的耦合系数是影响感应式无线电能传输系统效率的关键因素。为提高非接触变压器的耦合系数,同时尽量减小其体积重量,提出由平面绕组和垂直绕组构成的绕组混合绕制的非接触变压器。然而垂直绕组的引入使得变压器外侧增加了一个新的漏磁路径。为抑制该漏磁,提高耦合系数,选择金属铝进行电磁屏蔽。通过磁路分析给出了屏蔽层的最佳长度公式。最后,为验证变压器有效性及优化方法正确性,制作了一个新型变压器并进行对比实验。与现有变压器相比,在10 mm气隙下,变压器耦合系数从0.523提高到0.583,尺寸从90 mm减小到73 mm。

一种长寿命膀胱压力检测系统的设计

针对现有膀胱压力检测装置由于采用电池供电造成的工作寿命短、定期更换、体积较大等问题,设计一种无线无源的长寿命膀胱压力检测系统。该系统由体外控制器部分和体内检测部分构成。体外控制器部分根据松耦合变压器的原理实现向体内检测部分的能量供给,从而实现体内检测部分压力信息的无源测量。通过实际电路测试,该系统的压力测量范围（相对于标准大气压）为0--180 cm H2O,测量精度为5 mm H2O,最高测量频率可达1k Hz,最大测量间距为10 cm,满足膀胱压力检测装置的应用需求。与传统膀胱压力检测装置相比,体内检测部分无需电池进行供电,且压力信息的传输无需导线连接,在简化电路设计的同时克服了电池供电带来的种种弊端。

高效率医疗植入式刺激装置无线充电系统

基于对医疗植入式刺激装置外部供电或充电的核心——松耦合变压器的研究,利用有限元软件进行仿真和实际分析,提出针对植入式应用的磁路结构,得出优化后的松耦合变压器结构,并制作实际电路,对其传输效率进行对比分析。该设计可以满足高效率医疗植入式刺激装置的供电需求,同时还可用于某些密闭化学、生物装置的内部供电及特殊场合内部监控装置的供电。

非接触电能传输系统的松耦合变压器实验研究

松耦合变压器作为非接触供电系统的关键部分之一,由于磁路中有较大距离的空气磁路,变压器漏感较大,耦合系数不高,因此严重影响了能量传输功率和效率。文中针对影响变压器耦合系数的因素,利用有限元软件ANSYS分别对U、E型两种形状磁芯的磁场分布随气隙大小和绕组位置进行有限元仿真研究,由磁力线的分布和走向可以看出这两个量对耦合系数的影响。进而提出一种可以提高耦合系数的改进磁结构的松耦合变压器,实验验证了理论分析。

电动汽车无线充电松耦合变压器仿真研究

设计新型用于电动汽车无线充电系统的松耦合变压器,验证该松耦合变压器在电动汽车无线充电系统中的性能。阐述电动汽车无线充电系统组成和原理,分析耦合系数与系统传输效率的关系。利用Maxwell电磁场有限元分析软件对松耦合变压器进行参数化分析,讨论初级侧和次级侧相对位置变化对耦合系数的影响。采用基于Simplorer软件系统场路耦合联合仿真的方法,对松耦合变压器性能进行分析。得到耦合系数随气隙和偏移的变化曲线,获取系统电流电压参数。在200mm气隙且未发生水平偏移条件下,采用该松耦合变压器的电动汽车无线充电系统功率为3.65k W,传输效率达89.9%,该松耦合变压器满足电动汽车无线充电系统要求。

旋转超声振动加工中非接触电能传输特性研究

针对旋转超声振动加工中接触式电能传输方式存在的弊端,提出了一种非接触电能传输系统。建立了非接触电能传输松耦合感应模型,理论分析了电能传输效率的影响因素,对松耦合变压器原/副边进行了阻抗匹配;仿真分析了系统电压增益、原/副边功率及传输效率随负载和松耦合变压器设计参数的变化规律;实验研究了系统传输效率和电源频率、磁芯间距之间的影响关系,证明了方案的可行性。

用于感应电能传输系统的新型软开关电路

为了降低开关损耗、减小系统体积,提出了一种用于感应电能传输系统的新型软开关电路,其一次逆变环节仅用1个开关管来控制线圈的充能与谐振,开关管的导通与关断均在零电压的条件下完成。以二次串联电容补偿拓扑为例,利用松耦合变压器模型及微分方程精确分析了参数之间的关系,建立了系统的非线性规划模型,采用带精英策略的快速非支配多目标遗传算法来优化模型参数。为了提高算法的寻优性能,利用猫映射混沌模型改进算法的初始值产生方式,以得到分布更均匀的优良初始种群。利用优化的参数对系统进行仿真及实验,结果表明:开关管能够稳定工作于软开关状态,系统参数达到了最优配置,各波形谐振良好,频率稳定。该电路及改进的算法可行且有效。

太阳能帆板驱动装置非接触供电技术可行性研究

针对太阳能帆板驱动装置(SADA)中的滑环存在接触和摩擦的问题,提出采用非接触供电技术提高SADA在轨寿命的设想,并设计了新型的轴式松耦合变压器和相应的能量传输电路,完成了1套非接触电能传输装置原理演示样机,并对轴式松耦合变压器的耦合系数和原理演示样机的传输功率密度和效率进行测试和分析,探讨了非接触供电技术应用于太阳能帆板驱动装置的可行性。

DSP控制的基于松耦合变压器的无线输电技术

采用数字化技术与ICPT相结合的方法,设计了DSP控制的基于松耦合变压器的无线输电系统。硬件以TMS320F2812作为主控芯片,用IR2110作为驱动电路;采用松耦合变压器,实现了供电系统和电器设备之间没有导体接触,采用变频SPWM脉宽调制方法,控制能量发射天线的发射频率,从而提高了实现最佳的能量耦合效率。并给出了仿真图,结果表明整个系统具有一定的可行性与价值。

新型无接触感应耦合电能传输技术研究综述

阐述了无接触感应耦合电能传输技术的工作原理,给出了感应耦合电能传输技术的基本定义.对松耦合变压器的典型物理结构进行了分析与比较,对无接触感应耦合电能传输系统主电路拓扑结构进行了深入研究,得出了系统在不同结构下的等效电路,推导了不同漏感补偿拓扑下的补偿参数.分析了无接触感应耦合电能传输系统中高频逆变器结构及性能,并对系统的功率传输及控制情况进行了分析.结合目前无接触感应耦合电能传输技术的研究现状与不足,探讨了无接触感应耦合电能传输技术的发展趋势与研究方向.