无接触变压器传输性能研究.pdf

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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