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时间:2020-03-25
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1、·24·煤矿机电2011年第3期无接触变压器传输性能研究王强,王明德,付子义(河南理工大学电气工程与自动化学院,河南焦作454000)摘要:非接触电能传输系统(Contact-lessElectricalEnergyTransmission)的特点是用电设备和供电系统之间没有直接的物理连接,实现了两者之间的相对运动以及远距离传输。无接触变压器是非接触电能传输系统的核心部分,通过建立变压器互感模型,对二次侧进行电容补偿分析,得到在谐振条件下能量传输能力最强。利用Magnet电磁场仿真软件,通过具体的
2、电容并联补偿实验充分得到了验证。关键词:无接触变压器;电容补偿;传输性能中图分类号:TM401+.2文献标识码:A文章编号:1001—0874(201I)03—0024—04ResearchonTransmissionPerformanceoftheContact-LessTransformerWANGQiang,WANGM汛g—de,FUzt一晒(SchoolofElectricalEngineeringandAutomation,HenanPolytechnicUniversity,Jiaoz
3、uo454003,China)Abstract:Thecharacteristicofcontact·lesselectricalenergytransmissionsystemisthatelectricalequipmentandpowersystemhavenodirectphysicalconnectionwhenachievingtheirrelativemotionandlong-distancetransmission.Thecontact—lesstransforrneristhe
4、coreofthecontact—lesselectricalenergytransmissionsystem,byestablishingthemutualinductancemodeloftransformer,analyzesthecapacitancecompensationoftransformer’Ssecondarysideandgetsthatthecapacityofenergytransmissionisthestrongestintheresonancemode.UsingM
5、agnetelectromagneticfieldsimulationsoftware,ithasbeenverifiedbythespecificcompensationmethodinparallelcapacitorexperiment.Keywords:contact—lesstransformer;capacitancecompensation;transmissionperformance1概述非接触电能传输系统利用电力电子技术、高频技术以及电磁感应耦合技术,实现了电能的无接触传输,克
6、服了传统电能传输方式带来的电击、火花、磨损等一系列问题,保证了传输过程的安全、可靠、高效。非接触电能传输系统主要由初级变换器、无接触变压器、次级变换器三部分构成,其中无接触变压器是关键设备之一,自20世纪70年代以来,许多学者对无接触变压器都进行了研究。日本学者HidekiAyano等人研究了不同绕组形状在不同位置时无接触变压器的耦合性能,耦合系数较低;德国Dr.一Ing.RudolfMecke采用传统的变压器等效模型来研究E型无接触变压器一、二次侧有无铁心的情况下其传输性能;瑞士M.Jufer等
7、人采用磁路的等效方法建立无接触变压器数值模型,但气隙增大时效率下降。因此,选择有效的方法来提高无接触变压器的传输性能至关重要¨J。由于无接触变压器耦合系数很小,提高系统频率可以改变能量的传输效率,但是频率受到电力电子器件及控制技术的限制,而且频率过高漏感会很大。因此,本文从改变无接触变压器的结构来研究其传输性能,综合考虑采用适当提高频率,并且在一、二次侧加补偿电路的方法来提高无接触变压器的传输性能。2无接触变压器的建模分析(1)非接触电能传输系统结构2011年第3期煤矿机电·25·在非接触电能传输
8、系统中,一次侧电路通过磁场耦合把电能转化为磁场能量,二次侧电路把接收到的磁场能量变换为可供负载使用的电能形式,从而实现电能的无接触传输。无接触变压器一、二次侧绕组之间存在较大的气隙,系统构成的磁耦关系..........._J流高频一次侧入逆变器补偿)属于松耦合,这种情况下,漏感与励磁电感相当,甚至比励磁还高,限制了电能传输的大小和传输效率‘21。因此,通常需要在一、二次侧采用补偿网络来提高电能传输大小和传输效率,电能传输系统结构如图1所示。图1非接触电能传输系统结构示意图(2)无
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