无接触供电系统功率和效率的分析与优化

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1、第47卷第1期2015年2月南京航JournalofNanjingDoI：10．16356／j．1005—2615．2015．01．018空航天大学学报UniversityofAeronautics&Astronautics无接触供电系统功率和效率的分析与优化张炯钱晓明楼佩煌武星(南京航空航天大学机电学院，南京，210016)V01．47No．1Feb．2015摘要：为解决在无接触供电系统中，传统的互感耦合系数无法提供原副边独立设计，造成系统功率和效率设计困难的问题，提出一种新的能效计算方法。基于新的耦合系数定义，推导了副边串并联补偿功率和效率，实现了磁感应结构能效设计解耦

2、。通过分析副边绕组匝数、品质因数、截面积等磁耦合结构参数与能效的关系，发现了能效与副边匝数无关的特性，并给出了无接触供电系统的原、副边参数设计流程，提出了功率和效率优化原则和方法，达到了优化磁芯结构、提高系统功效的目的。最后，开发了实验样机，通过实验和仿真验证了理论分析的正确性。关键词：无接触供电；互感耦合系数；效率；解耦；品质因数中图分类号：TMl31文献标志码：A文章编号：1005—2615(2015)01一0125一07AnalysisandOptimizationofTransmissionPowerandEfficiencyforContactlessPowerT

3、ransferSystemZ^口以g．厂io咒g，Qi口72Xin07"i咒g，LD“PPi^比n咒g，’再仫Xi729(CollegeofMechanicalandE1ect“calEn蓟neering，NanjingUniversityofAeronautics&Astronautics，Nanjing，210016，China)Abstract：Inacontactlesspowertransfer(CPT)system，itisimpossibletoaccomplishprimaryandsec—ondarypartdesignindependentlybythe

4、traditionalmutualinductancecoefficient，whichresultsinde—signdifficultyofsystempowerandefficiency．Therefore，anewmethodisproposedtocalculatepowerandefficiency．Basedonanewdefinitionofmutualinductancecoefficient，powerandefficiencyofthesecondarypartwhichiscompensatedinbothseriesandparallelcircu

5、itareinferred，andthedesignofmagneticstructureisdecoupled．Byanalyzingtherelationofpowerandmagneticparameter，suchaswindingnumber，qualityfactorandsectionalareaofsecondarycoil，itisfoundthatthetransmissionpowerandtheefficiencyofthesecondarypartareindependentofthenumberofthesecondarywinding．IⅥor

6、eover，theprimaryandsecondaryparameterdesignflowisgiven，andtheoptimizationprincipleandmethodfortransmissionpowerandefficiencyarepresented，whicharebeneficialtothesizereductionofmagneticcoreandtheincreasementoftransmissionpowerandefficiency．Finally，theprototypeisde—velopedandthevalidityoftheo

7、ptimizationmethodisverifiedbythesimulationandtheexperiment．Keywords：contactlesspowertransfer；mutualinductancecoefficient；ef“ciency；decoupling；qualityfactor基金项目：国家自然科学基金(61105114)资助项目；江苏省科技支撑计划(BE2010189)资助项目；江苏省六大人才高峰(A类)资助项目。收稿日期：2014一01—16；修订日期：2014—03—31通信作