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新型无接触供电系统的研究

武瑛  
【摘要】: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。


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