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。     

基于三维磁场分析的松散耦合变压器分析及优化设计*

松散耦合变压器作为感应耦合无线电能传输系统的核心部件,其设计的好坏直接决定无线电能传输系统的性能.为此基于三维空间结构的有限元分析方法,分析单面双绕组结构耦合变压器空间磁场的分布特性,同时通过测量数据,探讨线圈宽度、线圈径长、磁芯长度、磁芯间距及磁芯条数与耦合系数的关系,并对其进行优化,以提高系统的耦合能力,最后给出松散耦合变压器最优的设计参数.     

基于ICPT技术电动汽车无线充电系统的互感分析

为了满足基于磁感应耦合电能传输(ICPT)技术的电动汽车无线充电系统高效率、低损耗的设计要求,仿真分析了松耦合变压器中磁芯属性、磁芯厚度、线圈匝数、线圈外径与互感的关系。在不降低系统互感的前提下,提出了节省磁芯体积、减少线圈损耗的方法。此外,为了得到更适用于电动汽车无线充电的松耦合变压器模型,利用ANSYS、MATLAB进行了仿真,得出了传输效率高、磁屏蔽效果好、轴偏离对互感影响小的结构模型。     

松耦合变压器的传输效率测试系统设计与实现

设计能够输出频率连续可调且满足电压需求的最大传输效率测试系统,从而确定出松耦合变压器对应的最佳工作频率,对于非接触式电能传输系统的效率最大化有着重要意义。本文从松耦合变压器传输特性出发,对主电路,功率放大电路,高频变压器进行设计,对于整个传输效率系统进行了详细的设计计算,包括选择磁芯材料、确定磁芯结构和型号。最后,搭建实验平台,分别对功率放大电路与整个系统的输出性能和带负载能力进行了实验测试,在满足课题要求的前提下确定了松耦合变压器传输效率最高时对应的最佳工作频率。     

电动汽车无线充电系统磁芯结构的设计及优化

针对电动汽车无线充电系统耦合系数小、充电效率偏低的问题,提出一种可提高耦合系数的磁芯设计优化方法。根据相关电路和磁路模型,给出了耦合系数与输出功率和效率的关系,推导了单圆形线圈和DD(double-D)形线圈的耦合系数的磁路表达式,为磁芯结构设计及优化提供依据。给出了一种磁芯结构的设计优化流程,并根据流程提出了单圆形线圈的车轮形优化磁芯结构和DD线圈的凹形优化磁芯结构。三维有限元仿真和实验结果表明:在同样的线圈面积下,优化的磁芯结构对耦合系数有10%~30%的提升。采用优化磁芯结构的无线充电系统,与原充电系统对比,充电效率明显提升。     

功率因数校正技术在松耦合电能传输系统中的研究

松耦合电能传输系统采用一种新型的电能传输技术,其关键部件是松耦合变压器,它的耦合系数较低,制约着系统的传输功率。介绍了感应电能传输系统的组成,并分析了功率因数校正电路工作原理及参数选择,并将功率因数校正技术应用于松耦合电能传输系统;仿真与实验结果表明该技术提高了系统的有功功率,降低了系统的无功损耗。     

非接触感应能量传输系统中松耦合变压器的研究

对基于非接触感应能量传输系统中的松耦合变压器进行了研究,对松耦合变压器的建模与电路分析进行了论述,着重对影响系统功率传输能力的耦合系数进行了研究。通过ANSYS仿真,对比了两种松耦合变压器的耦合系数的大小。选取耦合系数较高的第二种绕线方式设计了1kW全桥谐振变换器的松耦合变压器,并进行了实验数据测定。最后,详细分析了实验结果与仿真存在差异的原因。     

不同结构的旋转式松耦合变压器性能比较与分析

正松耦合变压器作为无线输电系统的核心电气元件,由于其一、二次侧分离的结构特点,导致磁路有较大距离的空气磁路,使得变压器漏感较大,耦合系数较低,严重影响了变压器的能量传输效率。重点研究变压器磁心结构对传输效率的影响,利用有限元仿真软件COMSOL,分别对上下分离式和嵌套式两种磁心结构的变压器传输效率随工作频率和气隙大小的变化规律进行仿真研究,并且根据仿真结果提出了基于气隙大小的变压器结构选型方法,以传输效率作为评价指标,综合考虑气隙和频率对其影响程度,提出嵌套式结构的松耦合变压器在整体性能上要优于上下分离式结构的结论。     

无线电能传输系统耦合线圈优化设计

无线电能传输技术有效地解决了在线监测设备供电问题,但是仍存在线圈耦合程度弱、传输效率低等不足。基于耦合线圈互感和系统传输效率特性分析,提出1种带有"⊥"型磁芯的新型组合线圈结构,从提高耦合线圈间互感的角度提升了系统传输效率。通过仿真模型分析,详细阐述了耦合线圈结构参数及内部磁芯的优化过程。并搭建试验平台,在450 k Hz的工作频率和40 cm的传输距离下,系统能够获得80%左右的传输效率,验证了本文提出的设计方案的可行性,为在线监测设备无线供电系统的设计提供了参考依据。     

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。     

邻近耦合无线电能传输系统的高效屏蔽设计与优化

在无线电能传输技术的实际应用中,当多个距离相近的无线电能传输系统同时工作时,系统间漏磁场引起的耦合会对周围的电磁环境产生影响,干扰系统谐振参数,进而降低系统工作效率。针对此问题,文中设计了一种谐振屏蔽线圈以消除系统间邻近耦合,分析了其工作原理及其对改善邻近耦合和传输效率的影响。通过仿真及实验,研究了线圈形状及匝数对屏蔽效果的影响,并对屏蔽线圈进行了结构优化。结果表明,方形密绕线圈屏蔽效果较好,可有效降低系统间邻近耦合造成的参数扰动,有助于系统调谐以提高邻近耦合下的系统传输效率。     

超高压输电线路互感零序参数计算软件设计

为准确地获取超高压输电线路工频参数,设计了超高压输电线路互感零序参数计算软件。该软件基于Delphi7平台,包含正序阻抗、正序导纳、零序阻抗、零序导纳以及多回互感线路之间的互感等参数的计算功能,还实现了输电线路参数带电测量后离线精确计算的功能。介绍了该软件的参数计算方法,并通过实时数字仿真器进行仿真试验,试验结果验证了基于该软件平台的特高压工频参数测量的准确性和可靠性。     

多负载无线电能传输系统耦合机理特性分析

针对无线电能传输系统中存在一个电能发送端同时为多个负载端提供电能的实际需求问题,对多负载系统的功率、效率之间的互相转化机理及定量关系进行了研究。首先,定义广义失谐因子、广义耦合因子、初次级电阻比例因子和负载阻抗比例因子,据此建立多负载系统的理论模型,推导出电压增益、输出功率增益和传输效率的基本特性公式。其次,研究了广义失谐因子、广义耦合因数、初次级阻抗比例因子及负载阻抗比例因子对多负载系统电压增益、输出功率增益和传输效率影响的一般化规律。最后,设计开发了无线电能传输实验系统,验证了理论分析的正确性。研究结论为分析与设计多负载无线电能传输系统提供了一定的理论依据。     

参数扰动下感应电能传输系统改进型鲁棒控制

感应电能传输(inductive power transfer,IPT)技术应用于移动负载供电时,由于其能量传输的方向性限制,不可避免的振动、偏转等机械扰动容易导致系统传输功率的不稳定。主要针对移动负载供电时外部扰动带来的互感扰动问题,设计了一种适用于参数动态扰动下的IPT系统改进型鲁棒控制方法。借助线性分式变换,结合标称IPT系统广义状态空间平均模型及其参数的扰动特征,用含摄动反馈的线性动力学模型表征系统扰动模型;同时跟据广义混合灵敏度指标,计算基于系统扰动模型及目标传递函数的改进型H_∞鲁棒控制器;仿真及实验结果表明,所设计的鲁棒控制策略具有对输出电压的快速跟踪控制能力,且对参数扰动影响具有较好的抑制作用。     

磁场耦合无线电能传输系统最大功率要素分析

针对无线电能传输系统的功率和效率问题,在特定频率下研究了影响无线电能传输系统最大传输功率的若干要素。以磁场耦合单元为核心建立简化模型,包括发射回路、接收回路,以及两个回路之间的磁场耦合单元。分别研究发射回路电抗、接收回路电抗、互感电抗等在单独变化,或协同变化时,如何影响最大功率传输条件,最大功率值和传输效率等。研究发现,不同情况下的最大功率传输条件之间存在内在联系;在发射回路与接收回路电阻乘积较小时,松耦合谐振才能传输最大功率。此结论不依赖于阻抗补偿形式,并且对感应耦合式和磁场共振式无线电能传输系统均适用。仿真和实验结果与理论分析结果一致。     

计及互感参数的串联-并联型无线电能系统传输特性

无线电能传输系统中能量收发线圈的位置变化直接影响系统的传输特性。本文建立串联-并联(SP)型电磁耦合谐振式无线电能传输系统平台,从电磁场角度出发,分析线圈空间位置与传输系统电感参数的关系,并推导计及线圈空间位置的电感参数计算方法以研究系统的传输特性。通过仿真模拟线圈位移、偏转等条件下系统的运行情况,归纳互感参数与系统传输功率/效率的变化规律和内在联系。搭建实验平台,通过对比实验数据和仿真结果,验证了所提方法的正确性,为无线输电的优化设计提供参考。     

基于绕组函数法的直流电机电感参数计算及与有限元法的比较

基于直流电机电枢绕组支路个数多且相互并联的特点,先使用绕组函数法计算电枢绕组各支路自感、互感,然后根据实际连接关系推导出电枢绕组自感及与其他绕组间互感,以此计算ZD 115型脉流直流电机的电感参数,并考虑了漏抗参数的影响。建立了该电机的有限元模型,其结果表明,绕组函数法与有限元法吻合较好。     

基于时间敏感网络的风电场通信网时延特性分析

风电场通信系统由于数据采集范围广、数据类型较多等复杂因素,在依靠传统以太网通信时存在多信息流相互影响、数据传输实时性差等弊端,无法满足实时通信需求。提出了基于时间敏感网络（time-sensitive networking,TSN）的通信网络部署方案。首先,结合风电系统通信网络及数据分析了TSN技术的工作原理;然后根据TSN原理,推导出基于网络演算的端到端传输时延改进计算模型;其次,通过算例分析了门开时长和调度周期等参数对时延指标的影响;最后,对比分析了TSN与传统以太网时延差别。研究结果表明,通过合理配置参数,TSN具有可预测、低时延的特性,可为风电场高效通信网部署及网络资源优化分配提供了理论依据。     

基于GPS的线路参数带电测量研究与实现

本文首先介绍了互阻抗线路参数带电测量的原理及数学模型，参数测量问题的参数估计方法，通过利用ＧＰＳ作为异地测量的同步信号和获得各条线路公共的电压参考这两个技术关键的实现，给出了按上述原理进行测量的按线图、电测量系统的硬件结构图和软件算法，最后给出了模拟试验结果，理论分析和实验结果均表明本方法的正确性和可行性。     

感应式电气变速器的电磁耦合与解耦控制

针对基于感应电机原理的电气变速器共外转子同心分布结构造成的内部电磁耦合问题,研究耦合场的分布规律及其对主参数的影响.使用有限元仿真定量计算电气变速器内、外电机相自感和互感的变化范围,基于所得电感数值并结合所推系统数学模型进行变参数系统建模;参照恒定参数模型对电气变速器内、外电机的绕组相电流和输出机械转矩、转速的变化情况...