武瑛[1]2004年在《新型无接触供电系统的研究》文中指出新型无接触供电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,克服了传统的电能传输中的诸多不足,开创了能量传输的新方法。 本文以相对分离式变压器为主,通过理论分析、模型建立、仿真计算与实验研究相结合的方法对无接触变压器的耦合、系统的功率传输性能及补偿措施进行了研究,并在此基础上,首次在国内设计并研制了小型示范无接触充电器,分析计算了大功率无接触供电的性能。其内容主要包括: 采用基波模式分析与互感模型分析相结合的方法,建立了新型无接触供电系统模型,分析了变频控制下系统的稳定性,给出各种初、次级补偿拓扑下的稳定边界条件。 采用有限元分析、积分计算和实验相结合的方法研究了罐状铁芯变压器、空心线圈的耦合随运行频率、气隙和水平位移的变化,确立了矩形线圈是稳定耦合的较有效的结构,并在此基础上,进一步研究分析了线圈尺寸对稳定性的影响情况。 采用罐状铁芯变压器为实验模型,研究了无接触供电系统的耦合性能及电源供电性能随频率和负载的变化,分析得出了输出一定的功率时,初级视在功率最小的优化运行频率表达式,并得到实验验证,很好地实现了电磁结构参数和电气运行参数的结合。 通过理论分析和实验相结合,研究了各种次级补偿方法的适用性以及各种初级谐振补偿方法对初级供电的影响,得出了不同情况下最为有效的初、次级补偿方法。 采用所提出的无接触充电系统设计方案,设计、研制了示范无接触充电器。该充电电池容量为12Ah,额定电压36V,在充电电流为1.05A条件下,充电效率达78%。 分析了大功率磁浮列车无接触供电的传输效率。
崔俊伟[2]2007年在《电磁悬浮运输装置无接触供电方案研究》文中研究说明传统的输电方式需要供电电源和负载之间有电气连接,所以在恶劣环境下或者负载在悬浮状态下或高速移动中要对其供电会受到很大的限制。因此寻求一种更为有效,安全的输电方法显得特别必要。无接触供电系统( Contactless Power System,简称CPS系统)利用磁场耦合进行电能传送,不需要任何电气连接就可以在恶劣环境中或负载悬浮或移动状态下有效地替代传统的输电系统。采用电磁悬浮的磁悬浮运输装置,在保持负载处于悬浮状态时,为实现在保持动子和定子之间的气隙恒定不变的情况下无接触供电,目前普遍采用的具体解决方案是利用气隙变压器来实现电能的无接触传输。它能实现从电源到与之无任何电气连接甚至相对运动的负载之间的电能传输。针对电磁悬浮系统的特点,本文研究了用无接触供电技术对蓄电池进行充电的供电方案并通过实验验证了其可行性。通常定子线圈中通入叁相交变电流,会在气隙中产生电磁场,利用动子侧的励磁线圈中产生的感应电势经整流后对电池进行充电。由于定子线圈比较长,通入叁相对称电流会引起较大的定子损耗,导致系统效率比较低。该方案的优点体现在:在定子侧绕组中用不同方式通过电流来产生脉振磁场,这可以提高电磁功率以及改善系统效率。在有限元计算基础上提出了一种通过检测电磁悬浮长定子直线电机的d轴与定子叁相线圈的夹角来分配定子叁相线圈中电流的方案,并且提出了在动子侧进行串联电容补偿方法来优化这个方案。本文不仅从理论上证明了该方法的正确性,而且在实验中,设计了小型电磁悬浮系统模型来验证该方法,经过大量的实验证明该方法是有效可行的,在提供足够电磁功率的情况下,该方案可以使整个系统达到比较高的效率。该方案有实际的运用价值。
侯隆斌[3]2010年在《电动自行小车系统（EMS）无接触供电拾电器的研发与应用》文中进行了进一步梳理随着现代化工业的发展,物流自动化装备供电技术出现了许多新的要求。基于电缆拖链、滑触线和蓄电池的自动化装备,在某些场合由于有局限性已难以满足这种要求。而无接触供电(CPS)技术依靠其安全性好、可靠性高、维护费用低以及环境友好等特点,适应了物流自动化装备发展的最新要求。本文以工业物料输送系统中典型的电动自行小车系统(EMS)为例,研究了无接触供电技术及其在EMS的应用。在详细阐述了无接触供电系统基本原理和结构的基础上,分析了EMS无接触供电系统拾电器(Pickups)的关键技术,提出了拾电器研究与开发的技术方案。本文研究的重点在于拾电器的电磁机构和电路结构。首先,分析了电磁机构的材料和损耗,建立了电磁机构的磁路模型,并运用ANSYS软件对电磁机构进行仿真分析,确定了原边电缆和绕组线圈的最佳位置关系。其次,针对电路部分,基于传统的并联谐振与串联谐振补偿电路,重点讨论了LCL谐振补偿电路的特性,提出了一种在一定负载范围内具有稳定电压输出的拾电器电路,为有效提高拾电器的性能打下了技术基础。本文以江苏省物流自动化装备工程技术研究中心EMS无接触供电系统试验线为基础,对自行开发的拾电器样机经过不断的实验和改进,解决了大量在实际应用中的技术问题,实现了对电动自行小车的无接触供电,满足了用户的应用要求。最后对全文的研究内容进行了简要的总结,并对进一步的研究进行了展望。
吴亮亮[4]2013年在《无接触供电动态载荷的自适应技术研究》文中指出无接触供电技术是综合应用了现代电力电子技术、电磁耦合技术和现代控制理论的新技术，实现了供电设备和用电负载之间的机械分离，克服了传统供电技术的不足，在物流自动化领域具有广阔的应用前景。本文根据无接触供电副边部分载荷变化的特点,研究了无接触供电系统原边的自适应技术。首先，考虑拾电器补偿电路的反射阻抗对原边电路带来的影响，分析了无接触供电系统动态载荷性能，研究了原边LCL补偿拓扑和副边串并联补偿拓扑，建立了系统电路模型。其次，从电流自适应角度出发，分析了系统原边恒流对拾电器稳定输出的作用，提出了LCL补偿拓扑结合移相PWM控制的方式，通过LCL补偿拓扑实现原边恒流和滤波效果，通过移相PWM控制实现对原边电流的调节，实现对输出功率的优化，并进行了仿真验证。然后，从系统频率稳定性的角度，提出LCL补偿拓中加入相控电感动态调谐元件保证系统固有谐振频率与定频控制频率一致，实现系统的频率稳定，利用Simulink建立仿真模型，对不同的反射阻抗进行了仿真和分析。最后，基于无接触供电的有轨车实验环境，开发了系统整流电路、高频逆变电路、控制电路、隔离驱动电路和LCL补偿电路，进行了动态载荷的自适应实验验证和分析。
武瑛, 严陆光, 徐善纲[5]2005年在《运动设备无接触供电系统耦合特性的研究》文中研究说明本文采用磁通方法和诺伊曼公式研究了不同形状线圈自感以及线圈间发生位移时互感的计算,进一步分析研究了初、次级线圈的形状和尺寸对耦合变化特性的影响,最后通过实验研究,验证了分析所得结果。实验和计算结果均表明,运动设备无接触供电系统采用矩形线圈对于稳定耦合性能更为有效,稳定性主要由线圈宽度和初、次级长度比决定。线圈越窄,初、次级长度比越大,稳定性越好。
张炯[6]2015年在《无接触供电变流控制及系统设计关键技术研究》文中提出随着工业自动化的发展,自动化设备对运动中的持续供电提出了新的要求。无接触供电系统(IPT),实现了供电设备的物理分离,增加了设备的灵活性,弥补了传统移动供电中存在的磨损、积碳、电火花等缺陷。可广泛用于工业自动化、交通、消费电子等领域。IPT系统的研究具有重要的理论和工程意义。本课题以汽车总装自动化输送系统为应用背景,对感应耦合、谐振补偿、高频逆变几个关键环节开展研究。针对现有系统中耦合结构和大谐振电流造成的系统能量损耗,通过系统关键环节的分析和改进,实现耦合结构优化、谐振补偿电路的设计,通过逆变控制完成谐振电流按需调节,实现系统综合节能。在理论研究方面,通过新的耦合系数定义,实现分离变压器原、副边的设计解耦。全面考虑分离变压器电、磁和结构参数,建立基于能效的分析方法。研究了补偿电路的恒流恒压特性,通过引入调整电容建立双电感-电容-电感(LCL)的系统结构。在逆变控制方面,将高阶、非线性的系统分段线性化,基于状态空间法建立了系统模型,推导系统的稳态响应分段解析函数式,给出系统软开关工作点求解的一般方法,分析了常见IPT系统软开关工作点的存在性和数量。在技术开发方面,建立了一套耦合结构功率设计和优化流程。提出一种双LCL补偿的系统,并完成系统性能参数分析,给出系统补偿电路参数设计完整的流程。提出脉冲密度调制(PDM)的能量控制方法,研究其在无接触供电系统中的可行性和软开关控制参数求解。进一步提出并分析了脉冲密度调制/脉冲频率调制(PDM/PFM)、增强PDM调制方法。给出一套可实现原边系统变流控制的能量控制器模型。在实验验证方面,开发了两套无接触供电原型系统。一是工作于定频模式的双LCL补偿的无接触供电系统。并测试了系统的稳压和恒流的性能,验证了在给定的耦合结构上,分离变压器的功效与匝数无关,只与线圈总截面积有关的理论分析结论。二是基于增强PDM的能量调制的无接触供电系统。通过实验测试验证本文的软开关工作点建模和求解,以及相关能量调节方法在高阶非线性谐振系统中的可行性。本文先通过数值仿真计算验证所提出理论的可行性,然后应用理论研究成果完成系统电路设计,形成无接触供电系统样机。经过汽车装配滑板输送系统平台的实验测试,验证了本文所提出的系统设计和变流控制技术的正确性和可行性。
付纯菲[7]2014年在《轨道交通无接触供电磁路耦合环节研究》文中指出城市交通拥堵不堪和空气污染日益严重成为当今社会难以避免的问题,为改善这些问题,城市公共交通事业得到了迅猛的发展。现代有轨电车造价低、无排放、噪声小等优点,正在全世界范围兴起。采用储能新能源、第叁轨供电和无接触感应供电,可取消接触网,减小对城市景观环境的影响,是现代有轨电车发展的趋势。无接触感应供电可以通过电磁感应将电能传到车上供车辆使用,安全可靠,是一种非常有前途的供电方式。本论文以现代有轨电车无接触供电系统为对象,对其核心松耦合变压器的优化设计开展研究。首先,根据轨道交通的背景理论分析电磁感应松耦合的叁种结构,选择原边无磁芯副边有磁芯的结构。以互感电路模型为基础选择串联电容谐振原副边电感的方式改善传输效率。分析知道效能积指标下虽然能得到最优耦合参数,但是从长远效益来看,通过改变互感、开关频率和输入电压得到较高的传输效率才是最重要的指标。然后,根据感应供电的频率范围选择铁氧体作为磁芯。利用Maxwell Anson电磁仿真软件分析磁芯形状,原副边位置和距离,原副边绕制方式等因素对互感的影响。选择原副边等长的相对静止的情况作为实验模型的基础。兼顾经济方便仿真推算得到最终实验模型和数据。最后,搭建实验模型,测量电感并计算谐振电容。依照实验参数分别用Simplorei、 Ansoft联合仿真得到的仿真波形,Matlab仿真得到仿真效率。得到的实验结果和仿真波形,仿真效率和理论效率基本相符。验证了理论分析和仿真分析的正确。
张晓帆[8]2014年在《低成本导轨式无接触供电的研究》文中研究表明随着石油资源的消耗和环境污染的日益加剧，电动车再度受到人们的关注，而电动车行驶里程短且需频繁充电的问题已经成为限制其发展的主要因素，为了解决这个问题，导轨式无接触供电应运而生。本文首先介绍了无接触供电系统的概念、原理及组成，该系统的核心部分是无接触变压器，为了更好地研究分析该系统，需要对无接触变压器进行建模；从而得到了它的两个等效模型：互感模型和T型等效电路模型。因无接触变压器属于松耦合结构，其漏感很大，所以常采用谐振方法对其进行无功补偿，提高其传输效率。文中介绍了多种谐振补偿拓扑，并且，在无接触变压器等效模型的基础上，对主要补偿方式的相关参数进行了计算推导，对比分析了谐振网络的性能优劣。对I型导轨式无接触供电系统的结构、性能和优势进行了详细叙述，并给出了该系统的参数计算过程。在此系统中，供电导轨可以源源不断地为电动车充电，但是它的基础设施成本很高；因此，需要重新设计制作无接触变压器。经过一系列的分析计算，最终得到了低成本的EI型导轨式无接触供电系统。根据实验电路图搭建了实验平台，采用型号为TMS320F28016的DSP作为主控制器对系统的效率进行了实验验证。
吴亮亮[9]2010年在《自动导向小车（AGV）无接触供电关键技术研究》文中研究说明随着工业自动化的发展,自动化物料输送装备对供电技术提出了更高的要求,传统供电方式由于其固有的局限性已经难以满足新的要求。而无接触供电技术(CPS)依靠其安全、可靠、高效、灵活等特点,适应了物流自动化发展的最新要求。本文以工业物料输送系统中典型的自动导向小车(AGV)为应用对象,阐述了无接触供电技术的基本原理、发展过程以及研究现状,探讨了将无接触供电技术应用到AGV的可行性和优势。本文针对AGV对无接触供电系统的特殊需求,提出了将无接触供电技术应用到AGV的技术方案,重点对无接触供电系统的原边关键技术——高频逆变技术和电流变换技术进行了理论研究分析与应用设计实现。本文提出了一种控制策略简单、效果好、可靠性高以及成本低的PWM消除特定谐波策略,为开发大功率无接触供电系统打下了技术基础。提出的新型LCL电流变换拓扑网络,实现了可根据具体应用设计出恒流源和恒压源模式,不但具有良好的低通滤波特性,还可有效保护开关管,减小系统损耗。系统通过运行测试,试验结果证明本文开发的AGV无接触供电系统的性能指标充分满足了AGV系统的供电需求,并具有稳定可靠等特点。最后,对本文的研究工作和所取得的研究成果进行了总结,并结合实际开发中的体会,提出了进一步的展望。
邓惠文[10]2014年在《轨道交通无接触供电变流器研究》文中认为城市轨道交通的列车通常采用的是接触受流方式给列车上的电机、空调、照明及其它设备进行供电。接触受流的供电方式存在一些弊端,诸如接触电火花、碳积、磨损等问题。尤其是在某些特殊的应用场合,比如矿井中的矿车,接触电火花会产生爆炸等危险性事故。因此,无接触供电技术的显着特点得以体现,本文将其应用于轨道交通的列车供电。本文首先对无接触感应供电系统的工作原理进行介绍,并着重对无接触变压器进行理论研究,考虑到某些场合可能需要多个接收线圈,分析了多接收线圈模型的T型等效电路。其次,针对电流型和电压型无接触供电变流器,分别对两种变流器进行了详细介绍,并分析了两种变流器的应用场合与优缺点,结合本实验平台选择电压型无接触供电变流器。并对电压型变流器进行设计研究,分析得到无接触变压器的低耦合性,存在较大漏感,采用SS(原、副边串联)补偿方式抵消漏感上的无功和电压降。当电路发生谐振,线圈两端电压与电流相位相同,从而实现了零电流关断,有效降低了开关损耗。利用MATLAB/simulink仿真软件对主电路进行仿真验证,本文仿真了单接收线圈和多接收线圈两种情况,并且仿真结果与理论分析一致。最后,对实验平台的搭建,完成器件选型及实验结果的调试。结合实验室的现有条件,本实验平台能够实现最大输出功率为1kW的无接触电能传输。
参考文献：
[1]. 新型无接触供电系统的研究[D]. 武瑛. 中国科学院研究生院（电工研究所）. 2004
[2]. 电磁悬浮运输装置无接触供电方案研究[D]. 崔俊伟. 上海交通大学. 2007
[3]. 电动自行小车系统（EMS）无接触供电拾电器的研发与应用[D]. 侯隆斌. 南京航空航天大学. 2010
[4]. 无接触供电动态载荷的自适应技术研究[D]. 吴亮亮. 南京航空航天大学. 2013
[5]. 运动设备无接触供电系统耦合特性的研究[J]. 武瑛, 严陆光, 徐善纲. 电工电能新技术. 2005
[6]. 无接触供电变流控制及系统设计关键技术研究[D]. 张炯. 南京航空航天大学. 2015
[7]. 轨道交通无接触供电磁路耦合环节研究[D]. 付纯菲. 西南交通大学. 2014
[8]. 低成本导轨式无接触供电的研究[D]. 张晓帆. 燕山大学. 2014
[9]. 自动导向小车（AGV）无接触供电关键技术研究[D]. 吴亮亮. 南京航空航天大学. 2010
[10]. 轨道交通无接触供电变流器研究[D]. 邓惠文. 西南交通大学. 2014
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