非接触变压器磁路模型及结构优化

作     者：徐罗那 杜玉梅 史黎明 XU Luo-na;DU Yu-mei;SHI Li-ming

作者机构：中国科学院电力电子与电气驱动重点实验室中国科学院电工研究所北京100190 中国科学院大学电子电气与通信工程学院北京100049 

出 版 物：《电工电能新技术》 (Advanced Technology of Electrical Engineering and Energy)

年 卷 期：2018年第37卷第1期

页      面：15-22页

学科分类：080801[工学-电机与电器] 0808[工学-电气工程] 08[工学] 

基　　金：国家“十二五”科技支撑计划项目(2013BAG19B00-04-01) 

主　　题：非接触变压器 磁路模型 绕组截面 耦合系数 

摘      要：非接触变压器是感应电能传输系统中的核心结构,其耦合系数直接影响系统的电能传递效率,因此对其结构优化一直是研究的重点。本文针对一种应用于轨道交通领域的原、副边结构不对称的非接触变压器,根据线性系统的磁场叠加原理,分析了非接触变压器在副边开路和原边开路时其周围的磁场分布,建立了磁路模型,并推导得到原、副边电感及耦合系数的近似计算公式。基于该计算公式对磁路结构进行定性优化,有限元仿真证明了所提磁路模型和参数计算的正确性。在此基础上,利用该磁路模型,优化非接触变压器的结构,提出梯形绕组截面的绕组布置方式,以提高耦合系数;并对原、副边绕组匝数关系进行优化计算,使系统效率最优。根据以上优化,制作非接触变压器实验样机,在48mm气隙下,非接触变压器的耦合系数达到0.45,30k W非接触供电系统在满载时传输效率达到85.3%。