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非接触感应电能传输系统可分离变压器特性分析

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电源世界 2006年第5期 37-39页

作者：毛赛君王慧贞南京航空航天大学航空电源航空科技重点实验室南京210016

本文对非接触感应电能传输系统中可分离变压器的特点进行了研究,分析了可分离变压器的磁路和电路,讨论了变压器绕组位置和气隙对可分离变压器参数的影响,并利用ANSYS电磁场仿真软件进行定性分析,得出了一些关键设计准则。并在气隙为 4mm... 详细信息

本文对非接触感应电能传输系统中可分离变压器的特点进行了研究,分析了可分离变压器的磁路和电路,讨论了变压器绕组位置和气隙对可分离变压器参数的影响,并利用ANSYS电磁场仿真软件进行定性分析,得出了一些关键设计准则。并在气隙为 4mm和10mm的可分离变压器构成的1kW原理样机进行了实验验证,给出了实验结果。

关键词：可分离变换器非接触感应电能传输耦合系数

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模型跟踪控制应用于非接触感应电能传输

哈尔滨理工大学学报 2013年第1期18卷 80-84页

作者：黄莹陈恩策唐厚君上海交通大学电子信息与电气工程学院上海200240

为了将模型跟踪控制应用于非接触感应电能传输系统上,消除广义状态空间平均法对系统矩阵的影响,首先对两者进行原理分析,依据傅里叶变换和拉普拉斯变换的关系及矩阵理论,对状态空间矩阵进行分块和常数化处理,得到适用于模型跟踪控制方... 详细信息

为了将模型跟踪控制应用于非接触感应电能传输系统上,消除广义状态空间平均法对系统矩阵的影响,首先对两者进行原理分析,依据傅里叶变换和拉普拉斯变换的关系及矩阵理论,对状态空间矩阵进行分块和常数化处理,得到适用于模型跟踪控制方法的状态矩阵;通过建立与被控对象输出形式相同的参考模型,分离变量以便单独控制;最后在Simulink平台上对系统进行仿真,验证其可行性.论文提出的将模型跟踪控制应用到非接触感应电能传输系统的方法,使得被控对象可以跟踪参考模型的输出,从而改善电能参数特性,系统建模简单,且可以保存被控对象的物理结构,十分有效.

关键词：非接触感应电能传输广义状态空间平均法模型跟踪控制仿真

基于LCL补偿的多负载移动式感应非接触电能传输系统

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中国电机工程学报 2014年第24期34卷 4000-4006页

作者：邹爱龙王慧贞华洁南京航空航天大学自动化学院江苏省南京市210016

针对多负载移动式非接触感应电能传输(inductive contactless power transfer,ICPT)系统的设计与控制进行研究,分析LCL电路的输出特性和阻抗特性,当其电感之比等于1时,其谐振频率与负载无关,满足多负载ICPT的要求;介绍多负载移动式ICPT... 详细信息

针对多负载移动式非接触感应电能传输(inductive contactless power transfer,ICPT)系统的设计与控制进行研究,分析LCL电路的输出特性和阻抗特性,当其电感之比等于1时,其谐振频率与负载无关,满足多负载ICPT的要求;介绍多负载移动式ICPT系统的结构,并建立其等效电路模型,通过对等效模型的分析,提出原副边独立控制的控制策略和补偿电路设计原则,补偿电路要能够实现谐振频率与负载无关,以实现负载可变;分析LCL补偿电路的设计方法,分析副边LCL补偿和串联补偿的区别,当副边品质因数小于1时,LCL补偿输出功率更大;建立多负载移动式ICPT系统的仿真和实验平台,对理论分析和设计方法进行验证。

关键词：非接触感应电能传输多负载移动式 LCL补偿

基于SP-LCL补偿的初级永磁直线电机非接触电能传输系统研究

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基于SP-LCL补偿的初级永磁直线电机非接触电能传输系统研究

作者：连鸿强河南理工大学

学位级别：硕士

初级永磁式直线电机是将线圈和永磁体同时布置在动子侧,定子侧只有开槽的铁芯,非常适合低成本的长行程运行的垂直提升和轻型轨道交通,但是传统的拖缆供电、滑触供电或者电池供电等方式在很大程度上限制了该类电机的优点。而利用非接触... 详细信息

初级永磁式直线电机是将线圈和永磁体同时布置在动子侧,定子侧只有开槽的铁芯,非常适合低成本的长行程运行的垂直提升和轻型轨道交通,但是传统的拖缆供电、滑触供电或者电池供电等方式在很大程度上限制了该类电机的优点。而利用非接触感应电能传输（ICPT）方式给初级永磁直线电机供电,则能充分体现该型电机成本低、带载能力强、行程不受限制等特点。文章根据初级永磁式直线电机负载特性,对ICPT系统提出来传输功率稳定,输出电压恒定等要求,主要做了以下研究工作:首先根据ICPT系统工作原理和负载功率,设计了电源整流滤波电路、高频逆变电路、负载端整流滤波电路以及传输线圈结构。重点分析了ICPT补偿结构谐振电路原理与作用,提出新型SP-LCL补偿结构,并对该结构进行电路分析,得出恒流恒压传输特性。分析参数变化时对ICPT输出特性的影响。而后,建立仿真实验模型,通过实验结果详细分析了负载变化时ICPT输出电压,发射线圈电流变化情况。增加对照实验,验证SP-LCL补偿结构,输入电流具有更好的稳定性,畸变率更小。最后,对IGBT、整流二极管选型、控制电路芯片等元器件选型,设计初级永磁式直线电机,完成实验平台搭建。通过实验验证基于SP-LCL补偿的ICPT系统恒流恒压特性。

关键词：初级永磁直线电机非接触感应电能传输恒压恒流 SP-LCL补偿结构

非接触电能传输系统的参数辨识与控制仿真研究

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非接触电能传输系统的参数辨识与控制仿真研究

作者：王彦湖南大学

学位级别：硕士

非接触式感应耦合电能传输(Inductively Coupled Power Transfer,ICPT)技术,是一种新型的电能传输技术,它通过高频磁场搭建供电设备与用电设备之间的能量传输通道,实现了非接触方式传输能量,以其高可靠性、高安全性、低维护性等优点得... 详细信息

非接触式感应耦合电能传输(Inductively Coupled Power Transfer,ICPT)技术,是一种新型的电能传输技术,它通过高频磁场搭建供电设备与用电设备之间的能量传输通道,实现了非接触方式传输能量,以其高可靠性、高安全性、低维护性等优点得到了迅速的发展。由于LCL复合谐振型ICPT系统比传统的单级LC谐振型ICPT系统有更大的谐振容量,在传输同等大功率等级下,这种系统的开关管承受的电压、电流应力更小。因此,本文以LCL复合谐振型ICPT系统为研究对象。本文首先对LCL复合谐振型ICPT系统结构与模型进行了分析,介绍了系统工作原理,分析了LCL复合谐振网络的恒流特性和滤波特性以及系统的电压增益及传输功率特性等,建立了系统状态空间模型,并用仿真软件进行了验证。然后对LCL复合谐振型ICPT系统进行参数辨识。将ICPT系统参数辨识问题转化为一个最优化问题,针对粒子群算法的不足,引入混沌理论来改进粒子群算法并对其进行求解分析。混沌粒子群算法既保留了粒子群优化算法中粒子初始化时所拥有的随机性特点,同时又利用混沌运动特有的遍历性,并在MATLAB仿真软件中辨识出系统参数。在系统运行过程中,原、副边线圈距离和副边负载变化会引起系统输出电压的不稳定,从而会影响供电品质及系统工作的稳定性。同时LCL型ICPT系统具有高阶非线性和不确定性,因此很有必要研究一种鲁棒性较强的控制策略来保证系统运行稳定。针对非接触电能传输系统原、副边线圈距离和副边负载变化、功率分级输出时输出控制问题,设计了基于自调整模糊控制的输出电压控制策略,并通过仿真实验来验证该控制方法的合理性。最后,针对实际工程中非接触感应充电平台领域的应用方面,对多负载移动型ICPT系统原边恒流控制策略进行研究。针对多负载系统中单个副边负载切入切出直接影响原边导轨电流的控制问题,采用基于模糊PID控制器的原边主动控制策略,保持原边导轨电流恒定,就可以保持每个副边线圈的感应电压不变,这样就可以使得每个副边负载能够独立稳定运行且互不影响,并通过仿真实验来验证该控制方法的可行性。

关键词：非接触感应电能传输参数辨识输出控制模糊控制多负载

基于自动垂直钻井工具的非接触式电能传输系统

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电源世界 2012年第9期 44-47页

作者：解庆苏静静张建国白玉新李广伟航天科技集团公司第十八研究所(北京)

针对以泥浆发电机为供电方式的自动垂直钻井工具,提出了一种大功率非接触式电能传输系统。利用电磁感应原理与变压器理论,结合高频逆变技术实现了钻井工具中的电能从转子到定子的非接触式的耦合传输,并满足井下近钻头处随钻仪器设备的... 详细信息

针对以泥浆发电机为供电方式的自动垂直钻井工具,提出了一种大功率非接触式电能传输系统。利用电磁感应原理与变压器理论,结合高频逆变技术实现了钻井工具中的电能从转子到定子的非接触式的耦合传输,并满足井下近钻头处随钻仪器设备的大功率供电需求,性能稳定可靠、电能效率达到80%。

关键词：自动垂直钻井系统非接触感应电能传输高频逆变

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大功率齿轮箱的状态监测系统设计

制造业自动化 2013年第20期35卷 23-26页

作者：刘华军王平王俊轩中国人民解放军91550部队哈尔滨工程大学机电工程学院

轮齿的弯曲疲劳断裂和齿轮轴、轴瓦的高温烧毁是齿轮箱的主要失效形式,因此对齿轮箱齿根应力和齿轮轴温度的监测是齿轮箱正常工作的有利保障。文中通过对船用二级行星齿轮箱的分析,提出了一种新型的齿轮箱的状态监测系统。确定了齿根应... 详细信息

轮齿的弯曲疲劳断裂和齿轮轴、轴瓦的高温烧毁是齿轮箱的主要失效形式,因此对齿轮箱齿根应力和齿轮轴温度的监测是齿轮箱正常工作的有利保障。文中通过对船用二级行星齿轮箱的分析,提出了一种新型的齿轮箱的状态监测系统。确定了齿根应力和齿轮轴温度测量系统的工作方案,基于松散耦合变压器原理的二级非接触感应电能传输系统完成电能的无线传输。最后通过实验验证了二级非接触感应电能传输系统在齿轮箱测量系统的应用是可行的。

关键词：大功率齿轮箱状态监测非接触感应电能传输轴温

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基于松耦合变压器的全桥谐振变换器的研究

基于松耦合变压器的全桥谐振变换器的研究

作者：刘建南京航空航天大学

学位级别：硕士

非接触感应电能传输系统综合运用电磁感应耦合技术、高频变换技术以及电力电子等高新技术,安全、可靠、高效、灵活地实现了电能的无接触传输,在交通运输、航空航天、医疗、照明、矿井和水下场合有着广泛的应用前景。在中、大功率的非接... 详细信息

非接触感应电能传输系统综合运用电磁感应耦合技术、高频变换技术以及电力电子等高新技术,安全、可靠、高效、灵活地实现了电能的无接触传输,在交通运输、航空航天、医疗、照明、矿井和水下场合有着广泛的应用前景。在中、大功率的非接触感应电能传输的应用场合中,基于松耦合变压器的全桥谐振变换器应用广泛,本文对此进行了研究。首先介绍了松耦合感应电能传输的原理、研究现状和发展趋势,对松耦合变换器的模型进行了分析。对松耦合全桥谐振变换器的原副边的补偿进行了研究,从系统视在功率的角度和提升系统传输能力的角度分析了原边补偿电容和副边补偿电容各自的作用。接着对应用最为广泛的串串补偿和串并补偿的松耦合全桥谐振变换器进行了深入的研究,推导了输出电压的归一化公式、原边阻抗角的归一化公式和系统不发生频率分叉现象的条件,并借助Matlab对所推导的公式进行了分析,得出了发生频率分叉和不发生频率分叉时系统电压传输特性的差异和影响系统发生频率分叉现象的因素。还分析并给出了在某种情况下补偿电容和工作频率的合理选择。最后,对松耦合全桥谐振变换器的控制方式,进行了初步的探索,对如何实现松耦合全桥谐振变换器PFM控制和频率跟踪控制进行了分析和研究。对文中所得出的结论进行实验验证,给出试验结果,并实现了松耦合全桥谐振变换器的PFM控制和频率跟踪控制,并给出了实验结果。

关键词：非接触感应电能传输松耦合全桥谐振变换器频率分叉现象 PFM 频率跟踪控制原副边补偿电压传输特性

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大功率齿轮箱温度与应力测量系统的设计

大功率齿轮箱温度与应力测量系统的设计

作者：王俊轩哈尔滨工程大学

学位级别：硕士

随着时代的发展,技术的进步,大功率齿轮箱运转的速度越来越高,承受的负载也越来越大,这就要求其朝着高效、高速、高可靠性和高安全性方向发展。如何保障它的正常工作,对于整个系统的安全、可靠运行有着非常重要的意义。轮齿的弯曲疲劳... 详细信息

随着时代的发展,技术的进步,大功率齿轮箱运转的速度越来越高,承受的负载也越来越大,这就要求其朝着高效、高速、高可靠性和高安全性方向发展。如何保障它的正常工作,对于整个系统的安全、可靠运行有着非常重要的意义。轮齿的弯曲疲劳断裂和齿轮轴、轴瓦的高温烧毁是齿轮箱的主要失效形式,因此对齿轮箱齿根应力和齿轮轴温度的监测是齿轮箱正常工作的有利保障。本论文的主要研究内容就是对某船用齿轮箱齿根应力和齿轮轴温度测量系统的关键技术进行研究。本文通过介绍和分析了某船用二级行星齿轮箱的工况,确定了齿根应力和齿轮轴温度测量系统的工作方案：通过基于松散耦合变压器原理的二级非接触感应电能传输系统完成电能的无线传输,选用电阻应变片和PT100作为传感器,STC12LE5A60S2作为微处理器进行数据的在线测量,最后通过无线模块APC220-43将数据传至PC端软件显示。本文分析了非接触感应电能传输的工作原理、主要构成和关键技术,并使用互感模型推导出了松散耦合变压器的数学模型;通过理论和实验验证了非接触感应电能传输系统中松散耦合变压器的结构优化要素;最后通过实验验证了二级非接触感应电能传输系统在齿轮箱测量系统的应用是可行的。本文从低功耗、小体积和高精度三个方面设计了该船用齿轮箱行星轮齿根应力和行星轮轴温度测量的测量方案和硬件电路,文中详细分析了应力和温度的设计过程和设计要点,并最终通过模拟实验验证了该方案的可行性。

关键词：大功率齿轮箱非接触感应电能传输齿根应力齿轮轴温度