检索结果-南通市图书馆

作者：顾轩溥哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

随着科技日新月异的发展,人们在各个领域都取得了长足的进步。在全球对电能需求日渐增长的同时,传统输电方式的弊端也逐渐显露出来。围绕新型输电方式的研究,衍生出无线电能传输技术,在多个领域内有了成熟可靠的应用。现阶段无线电能传... 详细信息

随着科技日新月异的发展,人们在各个领域都取得了长足的进步。在全球对电能需求日渐增长的同时,传统输电方式的弊端也逐渐显露出来。围绕新型输电方式的研究,衍生出无线电能传输技术,在多个领域内有了成熟可靠的应用。现阶段无线电能传输技术仍有很大的研究空间,包括信号与电能同步传输技术、电磁兼容性等。本文从研究稳定可靠的信号同步传输技术角度出发,设计感应式无线电能传输系统各部分结构,并对松耦合变压器进行研究。首先,本文分析感应式无线电能传输系统的结构,从电路功能角度将系统分为四大部分,依次比较分析各部分常见拓扑的优劣。研究四种基本补偿结构的特性,归纳串联补偿结构下系统电压电流的输出特性,为接下来的研究奠定基础。其次,本文详细分析四种有代表性的信号同步传输技术;结合已确定的感应式无线电能传输系统拓扑,从理论上分析改变补偿电容对于信号传输的可行性。综合考虑三种调制解调方式后,设计一种基于改变谐振电容的信号与电能同步传输方案,对实现电路的工作模态进行详细地分析,并从设计思路、参数选取等角度阐述系统硬件设计。再次,本文对信号传输信道-松耦合变压器进行优化设计。先对EE型磁芯松耦合变压器建立修正磁路模型,通过计算得出圆形线圈宽度的最优取值。再利用Ansoft有限元分析工具,对线圈尺寸、宽度、磁芯结构数量等参数进行仿真分析,仿真结论验证理论分析的正确性,确定松耦合变压器优化设计的目标与方向。最后,本文利用Cadence Pspice分析工具对感应式无线电能传输系统信号与电能同步传输技术进行仿真验证,观测各点波形,优化参数并搭建实验平台。在实验平台上,按照理论分析和仿真结果,对系统的逆变器中点电压电流、负载电压、负载恒压输出特性和信号双向发送与提取技术进行了效果验证,取得了理想的结果。

关键词：感应式无线电能传输信号同步传输松耦合变压器串联补偿结构幅移键控

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基于DSP的非接触式电源系统的研究

基于DSP的非接触式电源系统的研究

作者：杨民生湖南大学

学位级别：硕士

非接触式感应耦合电能传输(ICPT)系统是一种新型的电能传输技术,它摆脱了传统供电方式通过导体直接接触供电的方式,通过感应电磁耦合关系向负载提供电能,彻底消除了接触电火花的存在,减小了机构磨损,具有免维护或低维护运行的特点。它... 详细信息

非接触式感应耦合电能传输(ICPT)系统是一种新型的电能传输技术,它摆脱了传统供电方式通过导体直接接触供电的方式,通过感应电磁耦合关系向负载提供电能,彻底消除了接触电火花的存在,减小了机构磨损,具有免维护或低维护运行的特点。它以其安全、环保、低维护、适应性强等优点得到了迅速发展。本文首先介绍了以ICPT技术为基础的非接触式电源的原理、基本结构与发展现状,对非接触式电能传输系统的关键部件松耦合变压器的实现结构进行了分析,在常规变压器的数学模型的基础上推导出松耦合变压器的数学模型,导出其关键参数的计算方法。对松耦合变压器的磁路进行分析,针对其磁路磁阻大、耦合率偏低的特点,为了获得最大的电能传输效率,我们对松耦合变压器的原、副边相对位置不同时进行了ANSYS数学仿真,找出了变压器结构与电能传输效率的关系,为松耦合变压器的研制提供了理论指导。为了减小系统的损耗,提高电能传输效率,文中采用了基于移相全桥ZVSZCS—PWM控制的高频谐振逆变器,在合理设计电路参数的情况下,该电路能实现零电压、零电流软开关,降低了对功率器件的电流与电压冲击,有效地减小了电路损耗,提高了系统效率,在MATLAB中对其工作性能进行的仿真验证了该种控制方法能有效地提高系统的电能传输效率。文章最后提出了将TMS320F240型DSP应用于非接触式电源系统的一种实现方案,给出了控制系统的硬件框架及主要程序的软件流程图。

关键词：感应耦合电能传输松耦合变压器 ZVSZCS软开关 DSP

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无线能量投射技术的研究

无线能量投射技术的研究

作者：乔世成沈阳理工大学

学位级别：硕士

无线能量投射技术是一种新型的电能传输技术,它不同于传统供电方式,采用无线的方式为用电设备提供电能。无线能量投射技术有两大特点:一是用电设备与供电端完全分离,使用电设备具有良好的安全性、灵活性、密封性、美观性;二是可以透过... 详细信息

无线能量投射技术是一种新型的电能传输技术,它不同于传统供电方式,采用无线的方式为用电设备提供电能。无线能量投射技术有两大特点:一是用电设备与供电端完全分离,使用电设备具有良好的安全性、灵活性、密封性、美观性;二是可以透过所有非金属物质来传输电能,如水、空气、木材、塑料、玻璃、土壤等,因此可以实现隔物供电。本文对无线能量投射技术进行研究,包括松耦合变压器的研究、高频逆变技术的研究,本文设计的无线能量投射系统是以频率控制芯片SG3524为控制核心,驱动芯片采用IR2110,主电路采用全桥谐振逆变电路,供电端加入有源功率因数校正电路和EMI控制,有效的提高了电源系统的功率因数。目前国内探讨无线能量投射技术时,多半将重点放在系统能量传输效率方面,并没有探讨系统的供电状态控制与通信,以及供电端对用电设备的检测与定位的相关研究。针对供电状态控制,本文对待机损耗能量控制的控制方式进行分析,选择了按供电时间接入的控制方式,有效的减小了空载损耗。其次对信息载荷方式进行探讨,分析了信息传递两种方法之间的优缺点。然后研究了投射的能量变化载荷信息的通信,介绍了供电部分与用电部分的码型与帧结构。系统两端的通信采用副载波的通信方式,数字信号可以双向传输,最后采用AM载波调制电路,处理器采用恩智浦的LPC1114,实现了系统两端可以建立可靠的通信连接。其次,供电部分与用电部分之间的相对位置往往决定供电质量与效率。若要保证供电端对用电设备高效、可靠的能量投射就必须对用电设备有比较详细的信息,这样才能保证避免供电端的误判操作,从而减少能源的浪费并且提高了系统的可靠性。本文将在最后一章给出物体检测与定位方案。

关键词：无线能量投射松耦合变压器高频逆变技术物体检测定位

磁感应耦合式无线电能传输系统效率分析及控制策略研究

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磁感应耦合式无线电能传输系统效率分析及控制策略研究

作者：赵洪峰上海交通大学

学位级别：硕士

为了改进传统的有线电能传输方式,无线电能传输技术(WPT)被人们所提出。作为无线电能传输方式的一种,磁感应耦合无线电能传输技术(ICPT)发展越来越快。经过最近二十多年的研究,磁感应耦合无线电能传输技术发展日趋成熟。目前,该技术已... 详细信息

为了改进传统的有线电能传输方式,无线电能传输技术(WPT)被人们所提出。作为无线电能传输方式的一种,磁感应耦合无线电能传输技术(ICPT)发展越来越快。经过最近二十多年的研究,磁感应耦合无线电能传输技术发展日趋成熟。目前,该技术已经被投入到大量实际应用中去,例如:电动汽车、电子产品、人体医疗设备、工业设备等方面。本文将磁感应耦合无线电能传输系统作为研究对象,对松耦合变压器研究、补偿网络讨论、效率分析、系统控制策略等方面进行了深入的讨论。本文首先介绍了几种传统的无线电能传输方式的工作原理,对于这几种传输方式的优缺点进行对比分析。然后着重介绍磁感应耦合技术目前国内外研究现状、实际中应用情况以及常见控制策略等方面。其次,分析了松耦合变压器的结构,得出变压器的互感和漏感模型。基于互感模型建立电路等效模型,对于不同补偿形式下,系统的电压增益、总阻抗角、频率分叉等方面进行了理论计算。根据理论计算结果,分析不同补偿方式下单补偿网络与双补偿网络拓扑之间的优缺点,进而确定实验中原副边均采用串联补偿电容的拓扑结构。考虑变压器线圈内阻,计算谐振网络传输功率与效率随着松耦合变压器互感值以及系统工作频率的变化关系,根据变化规律选择系统合适工作频率以及变压器互感值。对于系统进行化简建模分析,搭建系统仿真模型,通过仿真验证整个系统设计的可实行性。本文给出了逆变器的ZVS软开关阶段过程以及基于变压器互感模型的系统电压增益等效模型,建立了系统电压闭环的控制策略,完成了变换器环路控制框架设计。最后,提出系统总体设计方案,包括系统硬件、软件以及松耦合变压器设计。在设计方案的基础上,搭建系统实验平台,进行全面的实验验证,验证理论分析和控制策略的正确性,完成额定功率800W的样机制作。

关键词：无线电能传输磁感应耦合松耦合变压器补偿网络效率分析电压闭环控制

基于对称PS/SP拓扑的原边闭环控制WPT系统研究

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基于对称PS/SP拓扑的原边闭环控制WPT系统研究

作者：孙孟周哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

无线电能传输技术的出现,使得电能传输不再受到场地、维护、可靠性等因素制约,得到了广泛的关注。但是在实际应用中,松耦合变压器原副边之间不可避免地会出现相对位移,这种偏移往往会导致输出电压或电流产生较大波动,系统传输效率也会... 详细信息

无线电能传输技术的出现,使得电能传输不再受到场地、维护、可靠性等因素制约,得到了广泛的关注。但是在实际应用中,松耦合变压器原副边之间不可避免地会出现相对位移,这种偏移往往会导致输出电压或电流产生较大波动,系统传输效率也会随之降低,因此必须增强系统的抗偏移性能。针对上述问题,本课题通过优化松耦合变压和补偿网络,减小松耦合变压器偏移时耦合系数的波动,同时增强系统输出电压或电流的稳恒特性。首先,本文首先对传统的松耦合变压器结构进行理论分析,据此提出了新型的D.D.D.型交错互补六线圈松耦合变压器结构,并从磁力线与磁场图谱角度分析了该结构偏移时系统的耦合系统变化趋势,证明了其具有较强的抗偏移能力。通过分析D.D.D.型松耦合变压器在水平与垂直方向上磁场分布,证明来了所提结构可同时实现抗偏移能力提升和磁屏蔽特性。最后提出了所提D.D.D.型松耦合变压器的优化参数设计方法,证明其可以通过改变线圈匝数比以适应不同实际需求。其次,由于无线电能传输系统通常存在漏磁通,无法使用传统变压器模型对其进行分析等效。本文分析了经典的T型等效模型与互感等效模型并对对称结构的二端口网络方程进行了推导,提出了基于调频控制的对称型串并联/串并联(PS/SP)拓扑结构,通过分析输出电压等比条件与系统输入零相角条件对系统输出特性影响,证明在满足输入输出电压相等和输入相角为零的前提下系统存在特殊频率,并通过仿真对其进行了验证。本文对零相角解条件下的各元件进行了应力分析,并提出了优化的参数设计方法。之后,本文采用AD8302及相关配件进行相角采集,设计了具有高精准度的基于AD8302的闭环控制系统。然后通过分析负载、自感与短路区间三种因素对系统扫频曲线的影响,提出了该拓扑优化参数选取与调整方法。最后对选定拓扑参数下的系统进行不同耦合系数下的扫频仿真,验证前文零相角解理论,同时证明了该结构具有较强的抗偏移能力最后,本文基于以上分析,搭建了输出功率250W的样机,效率达88%,验证了所提松耦合变压器和补偿网络具有较强的抗偏移能力。

关键词：无线电能传输抗偏移松耦合变压器对称PS/SP拓扑 PFM

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非接触式励磁电源谐振补偿的设计与研究

非接触式励磁电源谐振补偿的设计与研究

作者：闫美存哈尔滨理工大学

学位级别：硕士

非接触式同步电机励磁电源所使用的核心技术为松耦合感应能量传输技术，用非接触式磁罐变压器的能量耦合实现了真正意义上的同步电机无刷励磁，取代了传统励磁系统中的电刷和滑环。本励磁电源具有安全性高、环保性好、所需维护少等优点... 详细信息

非接触式同步电机励磁电源所使用的核心技术为松耦合感应能量传输技术，用非接触式磁罐变压器的能量耦合实现了真正意义上的同步电机无刷励磁，取代了传统励磁系统中的电刷和滑环。本励磁电源具有安全性高、环保性好、所需维护少等优点。本文设计与研究了一款加入谐振补偿电路的非接触式励磁电源。本文首先介绍了非接触式励磁电源的工作原理及基本构成，并进行了其研究现状及发展趋势的阐述。然后，以非接触式励磁电源中的核心器件——松耦合磁罐变压器为对象进行了研究，根据松耦合这种工作方式本身的特性，采用互感模型对松耦合变压器进行了建模，并在此基础上进行简化，最后得到了松耦合变压器的等效电路。并通过ANSOFT Maxwell软件对松耦合变压器进行了仿真，分别从铁芯材料的选取、线圈结构的分析、气隙对松耦合变压器各参数的影响三个方面对其电能传输性能进行了研究。其次，本文对非接触式能量传输的谐振补偿原理进行了研究，对松耦合变压器的互感模型进行了谐振补偿，分析了非接触式电能传输系统在不同补偿模式下的特点，先通过副边的谐振补偿得到副边补偿电容值，再通过映射电阻推导出原边补偿电容值，最后得出四种补偿模式下的原、副边补偿电容值，并分别对其进行了功率传输性能的分析，得出了不同补偿模式下等效负载获得最大传输功率时的条件，优化了非接触式能量传输电路的性能。非接触式高频DC/DC变换器是励磁电源的主体结构，本文设计了其主电路拓扑电路、驱动控制电路、相关电路以及高频松耦合磁罐变压器补偿电路。采用了半桥型逆变电路作为非接触式变压器的一次侧逆变电路，同步整流电路作为二次侧整流电路;采用了具有很高集成度的PWM控制芯片LM5035及其相应外围电路作为变换器的驱动电路与控制电路，与传统PWM控制芯片相比，此款控制芯片可使DC/DC变换器具有更高的传输效率与稳定性;并设计了相应的反馈电路与保护电路，以完善整个非接触式半桥谐振DC/DC变换电路的设计。最后，采用MATLAB/Simulink仿真软件对补偿电路及励磁电源进行了仿真分析。构建了非接触式同步电机励磁电源实验平台，对不同补偿下的励磁电源性能进行了实验研究和分析测试，并对实验结果进行了对比与分析，验证了文中的理论分析结果。

关键词：非接触式励磁松耦合变压器谐振补偿半桥DC/DC变换器

基于可调增益恒流/恒压式补偿网络的无线电能传输系统研究

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基于可调增益恒流/恒压式补偿网络的无线电能传输系统研究

作者：景妍妍东南大学

学位级别：硕士

感应式无线电能传输(Inductive Power Transmission,IPT)技术通过交变的电磁场完成电能从电源侧到负载侧的传输,无直接的电气接触,实现了电气与机械的双隔离,具有安全可靠、环境兼容性强、灵活方便等优势。目前,IPT技术已应用在许多领域... 详细信息

感应式无线电能传输(Inductive Power Transmission,IPT)技术通过交变的电磁场完成电能从电源侧到负载侧的传输,无直接的电气接触,实现了电气与机械的双隔离,具有安全可靠、环境兼容性强、灵活方便等优势。目前,IPT技术已应用在许多领域,如电动汽车充电、移动电子、LED无线照明等。松耦合变压器是实现磁场耦合无线电能传输的关键器件,非接触传输距离的存在造成变压器漏感较大,因此补偿技术是实现其能量高效传输的关键。针对负载所需的恒定电流或恒定电压,IPT变换器应直接输出与负载无关的驱动电流/电压,避免多级功率变换器。此外,驱动电路还应避免无功功率,减小开关器件应力,实现器件软开关,提高效率。传统四种基本补偿方式下,输出增益多依赖变压器参数,然而变压器参数需要根据系统的输入输出反复迭代设计,过程十分复杂,且在一些距离或者空间位置受限的场合,松耦合变压器参数将很难满足需求。针对上述问题,本文采用二端口网络理论,提出一族新型恒流/恒压补偿网络,不仅可同时满足以上目标,而且输出增益不再依赖变压器参数,可通过调节补偿网络器件参数灵活调节输出增益,增加变压器设计自由度。针对其中一个可调增益补偿网络,详细分析其电路特性,对无功环流、输出增益、高频分量抑制和软开关实现等问题进行研究,最后采用同一电路结构和变压器分别实现0.5A、1A、1.5A输出的IPT LED驱动电路,实验结果验证理论分析的正确性。该方法亦适用于其他高阶恒流或恒压补偿网络的推导。此外,本文也将对IPT变换器中的谐波问题进行分析。由于二极管整流桥的非线性,当超出一定负载范围时,IPT变换器进入断续工作模式,基于传统的基波近似法以及输出与负载无关特性已不再适用。针对此问题,本文采用谐波近似法建立IPT谐振变换器的数学模型,对副边整流桥输入电压和电流进行定量分析,揭示波形发生断续的根本原因,给出连续工作模式与断续工作模式之间临界负载点的确定方法。最后,本文建立了两个高阶补偿电路的IPT谐振网络,来验证上述分析,且提出了一种通过增加高次谐波阻抗来扩宽连续工作模式下负载范围的方法。

关键词：感应式无线电能传输松耦合变压器可调增益补偿网络谐波分析断续电流模式

基于LCC/S补偿拓扑的感应耦合无线电能传输研究

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基于LCC/S补偿拓扑的感应耦合无线电能传输研究

作者：梁阗哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

感应耦合无线电能传输技术(ICPT)是是近年来电力电子领域一个比较活跃的研究方向,具有便捷、安全、低维护费用、可靠性高及环境适应性强等优点,近几年来得到越来越广泛的关注。由于传统的紧耦合变压器模型在ICPT系统中不再适用,本文首... 详细信息

感应耦合无线电能传输技术(ICPT)是是近年来电力电子领域一个比较活跃的研究方向,具有便捷、安全、低维护费用、可靠性高及环境适应性强等优点,近几年来得到越来越广泛的关注。由于传统的紧耦合变压器模型在ICPT系统中不再适用,本文首先从磁通角度出发,基于电磁学定律,得到了松耦合变压器的T等效模型和受控源等效模型,并提出了两种模型的参数测量方法;其次,根据电路最大功率传输定理,提出了定量地衡量松耦合变压器的能量传输能力的方法;最后,基于有限元仿真,提出了线圈和磁芯的优化设计方法。本文提出了一种基于对称T电路与S补偿拓扑的LCC/S高阶补偿拓扑。与经典补偿拓扑相比,该拓扑具有更大的输出调节范围,谐振元件的电路灵敏度也更低,而且系统效率更高。本文采用基波阻抗分析法对LCC/S补偿拓扑的输入阻抗和输出增益等特性进行了分析;其次,提出了实现开关器件ZVS软开关的电路参数调整方法,降低了系统开关损耗,提升了系统效率;最后,分析了逆变器输出的高次谐波对电路的影响,因该补偿拓扑对高次谐波有较强的抑制能力,所以其减轻了无线电能传输过程中的EMI问题。由于经典的状态空间平均法不适用于谐振电路建模,本文采用广义状态空间平均法(GSSA)对ICPT系统进行了小信号建模;同时,通过设置前级Buck变换器来实现对负载侧输出电压的精确调节;最后,设计了PI控制器,实现了系统的闭环控制。最后,本文根据理论计算结果,搭建了一台ICPT样机,在原副边气隙50mm的情况下,实现了400W功率的无线电能传输,整体效率达88.6%。

关键词：感应耦合无线电能传输松耦合变压器高阶补偿小信号模型闭环控制

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非接触供电技术及其水下应用研究

非接触供电技术及其水下应用研究

作者：张凯国防科学技术大学

学位级别：硕士

电能传输是人类能源利用的一个重要方面,近年来兴起的非接触供电方法是一种新型电能传输技术,可以实现电能有效、安全的传输,该技术能够解决传统导线传输电能的一系列不利因素,因而在交通运输、自动化设备、便携式电子产品、矿井和水下... 详细信息

电能传输是人类能源利用的一个重要方面,近年来兴起的非接触供电方法是一种新型电能传输技术,可以实现电能有效、安全的传输,该技术能够解决传统导线传输电能的一系列不利因素,因而在交通运输、自动化设备、便携式电子产品、矿井和水下等场合有着广泛的应用前景。论文介绍了非接触供电技术的特点和主要类型,对比几种非接触供电方法,着重给出研究较为成熟的感应耦合电能传输技术的原理、特点及适用领域。重点分析、介绍了近年来国内外相关研究现状、进展及最新成果。本文叙述了感应耦合电能传输系统的构成以及能量传输原理,对一般设计方法进行了叙述。针对松耦合变压器这一非接触感应电能传输系统的关键部分的设计,先介绍了耦合电感以及耦合系数的概念,分析比较几种耦合形式的变压器;然后利用软件辅助分析设计松耦合变压器并生成仿真模型,理论验证设计结果。针对系统主电路,介绍松耦合电路原、副边电能补偿理论和主电路的拓扑结构,利用软件辅助设计补偿参数。根据理论分析和软件仿真结果,设计并搭建一个非接触供电实验平台。分别从主电路、控制电路和保护电路介绍平台的工作原理和实验中的问题及解决方法,然后在不同铁心和耦合距离条件下进行实验,最后总结分析松耦合电能传输系统的效率影响因素。分析国内外水下用电装置的供电方式现状,指出能源是制约水下装置作业时间的一个主要因素。针对其原有供电方式的局限,提出用感应电能传输技术结合可充电电池对水下设备进行供电设计的方法、重点及应用前景。

关键词：感应耦合电能传输非接触供电松耦合变压器模型仿真水下应用

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全桥LLCC感应耦合能量传输装置研究

全桥LLCC感应耦合能量传输装置研究

作者：黄帆北京交通大学

学位级别：硕士

感应耦合能量传输（ICPT）作为一种新型能量传输技术,通过电磁感应原理实现能量的无接触传递,近年来成为国内、外科研机构的研究热点。由于ICPT技术不需要导线连接,装置在实现电气隔离的同时,也实现了物理隔离,避免了可能由于接触引起... 详细信息

感应耦合能量传输（ICPT）作为一种新型能量传输技术,通过电磁感应原理实现能量的无接触传递,近年来成为国内、外科研机构的研究热点。由于ICPT技术不需要导线连接,装置在实现电气隔离的同时,也实现了物理隔离,避免了可能由于接触引起的火花,机械磨损等隐患。ICPT除了能为一般电子设备和电动汽车提供安全、方便的充电方式外,在一些特殊场合,如矿井、水下等易燃易爆易腐蚀的环境中,也有着广阔的应用前景。本文首先系统的概述了感应耦合能量传输技术的原理、研究现状和发展趋势。接下来论文对松耦合变压器的磁路进行了十分详细的分析,通过分解法比较精确的分析了气隙和磁芯尺寸对气隙磁阻和磁芯磁阻的影响。在忽略次要因素的前提下,给出了大气隙U型磁芯等效磁路,并通过分析得到了耦合系数与磁通和磁阻间的关系。由于传统变压器模型不适用于松耦合变压器,因此引入了松耦合变压器的互感等效模型进行分析。在以上分析基础之上,对松耦合变压器的相关参数进行了详细设计。接下来介绍了感应耦合能量传输装置的基本结构,并根据其特点讨论了装置的设计要点。利用基波模式近似分析法对ICPT电路进行模型分析。由于松耦合变压器气隙较大,导致耦合系数低。为了提高装置性能,本文对变压器原、副边的电容补偿电路进行了研究。从降低供电电源容量和提高装置功率传输能力角度分析了原、副边补偿电容的作用。基于以上分析,本文采用原边串联、副边并联电容补偿全桥谐振变换器,对其工作模态进行了分析。并用Matlab/Simulink对电路进行仿真,分析并给出了补偿电容和工作频率的选择。最后,设计了一台1.5kW感应耦合能量传输装置实验样机。通过实验比较并分析了松耦合变压器气隙长度、电容补偿方式、工作频率与装置效率的关系,实验结果与之前的理论分析和仿真基本一致。并且根据实际应用情况,进行了变压器磁芯偏移实验,为感应耦合能量传输技术的应用提供了实验数据。

关键词：感应耦合松耦合变压器补偿电容全桥谐振