非接触供电技术及其水下应用研究

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1、分类号!丛堑UDC工学硕士学位论文学号．．Q鳗31Q塑密级尘吐非接触供电技术及其水下应用研究硕士生姓名张凯学科专业电力电子与电力传动研究方向电力电子电路的分析与控制指导教师翁飞兵副教授国防科学技术大学研究生院二oo八年十一月国防科学技术大学研究生院硕七学位论文摘要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

2、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

3、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。主题词：感应耦合电能传输：非接触供电：松耦合变压器：模型仿真：水下应用第i页国防科学技术大学研究生院硕士学位论文ABSTRACTPowertransferisanimportantaspect

4、forthepeopleinmakinguseofenergy．Recently，asanovelpowertransfermethod，contactlessmobilepowersupply(CMPS)techniquecallachievecontactlesspowertransfereffectively，safelyandavoidaseriesofdisadvantagearosebythetransmissionline．Therefore，thistechniqueiswidelyusedinmanyapplicationssuchas

5、publictransportsystems，automaton,compactelectronicdevices，miningandwateringapplications．ⅢsthesisdiscussesthetopicsforthepeculiarityandmaintypesinthefieldofCMPStechnology，anditcontrastssomeCMPStechniqueaswell．，玎1cbasictheoryandapplicablefieldsoftheinductivelycoupledpowertransfer(I

6、CPT)technologyarebrieflypresented．Then，thethesisgivesemphasistotheactuality，progressandachievementuptonowrelatedtothetechnologyinandabroad．ThethesisintroducesstructuresoftheICPTsystemandtheoryofpowertransfertechnology．Regularprinciplesofdesignprocessarealsodiscussed．First，concept

7、sofcoupledinductorandcoupledcoefficientaleexplained，thenseveraltransforrnersofdifferentcoupledformsareanalyzed；asanimportantpartofCMPSsystem，thelooselycoupledtransformerisanalyzedanddesignedbysoftware．Simulationmodelisalsocreatedbythesoftware．Aimingatthemaincircuit，thetopologyabo

8、utprimaryandsecondarycompensationofthelo