一种应用于轨道交通的Z型三相结构无接触供电系统

提出一种适用于轨道交通无接触供电(WPT)系统的新型松耦合变压器结构,沿轨道敷设的一次侧发射线圈是一种三相Z型结构,首先分析了一次侧和二次侧线圈的电磁耦合作用,得到一次侧和二次侧线圈的等效互感,计算了互感模型下二次侧线圈映射到一次侧的等效阻抗。在Maxwell中搭建了三相松耦合变压器模型,得到了一次侧线圈的电磁参数,利用PSIM分析了系统功率输出特性。结果表明提出的Z型三相松耦合变压器结构具有电磁耦合性能好、空间容错性强和系统阻抗对称的特点。     

半航空瞬变电磁探测能力及影响因素研究

半航空瞬变电磁法通过在地面布设发射源,在空中使用无人机搭载接收线圈获取二次场信号实现对地下结构的探测,然而在实际应用过程中其探测能力会受到接收高度、水平偏移距等因素的影响。针对这一问题,开展半航空瞬变电磁响应空间分布特征研究。首先通过均匀大地模型和层状大地模型的正演计算,采用控制变量的方法分析不同因素对半航空瞬变电磁响应的影响;其次通过含异常体模型的正演计算,分析异常体埋深、电阻率等参数等对半航空瞬变电磁勘探地下目标体能力的影响。研究结果表明：接收高度和水平偏移距对半航空瞬变电磁响应的影响主要集中在早期,随着接收高度或者水平偏移距的增加,早期垂直感应电动势幅值逐渐降低,且回线源外响应出现极性反转现象;半航空瞬变电磁响应曲线在不同电阻率地层中表现出不同的衰减速率,这表明其对地层电阻率变化有着较好的识别作用;半航空瞬变电磁响应曲线中可以体现出地下目标体的埋深及电阻率变化,证明了半航空瞬变电磁对不同异常体的分辨能力。     

移动式感应电能传输系统分段供电控制策略研究

轨道原边线圈分段供电技术可解决轨道交通车辆非接触感应方式供电存在的供电距离远、漏磁严重、线路损耗大、系统效率低等问题,但是,车载副边通过原边分段时,系统输出电压波动严重。该文首先分析车轨耦合感应供电系统轨道原边和车载副边的耦合特性,揭示车轨耦合原边和副边互感变化规律;建立轨道原边分段供电系统等效电路模型,推导出副边模块通过轨道原边段间隔期间,相邻两个原边段同时供电时逆变器输出阻抗解析式及副边输出电压波动规律。为降低车载副边模块输出电压波动,同时使系统保持谐振状态、提高系统效率,提出一种基于副边模块位置的电流补偿和变频调节控制策略,在轨道交通车辆移动感应供电工程样机中验证上述策略的有效性。     

一种新型高效无变压器型单相光伏逆变器

单相无变压器型逆变器由于体积小、效率高、造价低,被广泛应用于低功率光伏并网系统中。本文提出了一种新型无变压器型单相光伏逆变器,该逆变器不产生共模电流,对电网不产生直流分量。相同条件下,其输出电流纹波是半桥逆变器的一半,与二极管钳位式三电平逆变器的几乎相同;并且其效率高于半桥逆变器,与二极管钳位式三电平逆变器的效率接近;实验样机的测试结果验证了所提出的逆变器拓扑的合理性。     

感应电能传输系统能量双向传输切换控制策略研究

交通车辆的双向感应电能传输系统(Bidirectional Inductive Power Transfer,BIPT)能够将车辆制动能量回馈至原边侧,大幅降低车辆能耗。在原副边无通讯且无检测线圈的情况下,现有的正反向能量传输切换方法是副边变流器输出电压的移相角不变,其相对于电流的相位逐渐反相,该方法存在副边变流器功率因数过低和副边线圈电流振荡的问题。本文提出一种采用副边线圈电流跟踪控制的策略,通过副边线圈电流过零信号来控制输出电压的频率和相位,切换过程中,副边变流器输出电压的移相角先减小到零、然后输出电压立即反相、移相角逐渐增加,从而实现切换控制。同时,由副边变流器输出电压移相角的正负来控制系统传输能量的方向、移相角的大小控制系统传输能量的大小。结果表明,与现有切换方法相比,所提切换策略能至少降低副边线圈电流波动率9%,副边变流器的功率因数得到大幅度提高。     

感应电能传输系统耦合机构输出功率的分析和控制

由于制造工艺等原因,感应电能传输系统(IPT)耦合机构的原边和副边线圈的自谐振频率可能不同,通常在耦合机构的副边采用可控整流器通过实施阻抗变换使耦合机构工作于高效率状态。但是当耦合机构工作于原边或副边线圈自谐振频率时,耦合机构保持高效率运行时的最大输出功率将受到严重制约。本文提出将耦合机构工作频率设置在原边线圈和副边线圈自谐振频率之间的一个最佳频率点,可有效提高耦合机构保持高效率运行时的最大输出功率。首先推导了耦合机构原、副边线圈自谐振频率相同和不同时耦合机构高效率运行时的最大输出功率表达式,分析了耦合机构输出功率较低的原因。然后,分析了提高耦合机构输出功率的方法,推导出了耦合机构高效率运行时获得最大输出功率的工作频率点。结果表明,与原边谐振相比,采用本文所提出的开关频率计算方法,耦合机构的最大输出功率提升了92. 5%。     

感应电能传输系统中多拾取线圈互感补偿方法及输出功率平衡策略

多拾取线圈能够有效提高感应电能传输系统的输出功率,满足轨道车辆等大功率场合的需求。但由于制作工艺等因素的影响,各拾取线圈的自感存在着一定的差异,导致各拾取模块谐振频率不一致,从而引起输出电流不均衡并降低系统输出功率。首先分析了拾取线圈自感参数不一致带来的电流不均衡问题以及降低输出功率的原因;为消除自感参数差异导致的电流不均衡,提出了一种采用相邻拾取线圈间互感补偿拾取线圈自感差异的机理和方法,并给出补偿电容的设计方法,使各拾取模块的输出功率不受线圈间互感的影响。基于研制的感应电能传输工程样机的实验结果表明,该方法能够实现各拾取线圈输出电流的均衡,同时提高系统输出功率。