非接触式旋转超声加工装置的电路补偿研究

发布时间：2022-01-01 17:53

　　针对松耦合变压器耦合系数较低和漏感的问题,对非接触电能传输装置的结构特性和补偿方式进行深入研究。借助Maxwell软件对松耦合变压器的磁场进行仿真分析,求解磁场的分布情况和不同气隙下对应的自感互感参数,并结合等效电路和松耦合系统的互感模型,阐明了四种补偿方式电容参数的计算过程。最后,通过理论计算和Multism仿真分析,研究不同补偿方式和多种因素对系统传输功率的影响。不同因素对传输功率影响的分析结果,可以为实际工程设计提供参考,具有重要的意义。 

【文章来源】：机械设计与制造. 2020,(04)北大核心

【文章页数】：3 页

【部分图文】：

松耦合变压器的磁场密度云图

由于松耦合变压器自身的特点，即原副边存在电感，致使系统中易产生无功功率，在电路中加入补偿电路，通过电容与电感匹配，从而改善电路的特性，提高系统的传输能力。目前双边补偿的四种基本形式为：串串补偿（SS），串并补偿（SP），并串补偿（PS），并并补偿（PP）。四种补偿的拓补结构，如图2所示。具体分析计算过程以串并补偿（SP）拓扑结构为例，其互感模型，如图2(b）所示。根据基尔霍夫定理，可得：

根据图3(a），可知：（1）采用串串（SS）补偿时，功率随负载增大而增大；采取串并（SP）补偿时，功率随负载增大而减小；采用并串（PS）补偿时，功率先增后减，存在最大值Pps-max；当采用（PP）补偿时，功率先增后减，存在最大值Ppp-max。（2）就整体而言，串并（SP）补偿和串串（SS）补偿的功率要比并串（PS）补偿和并并（PP）补偿的功率大。（3)R>R0时，串串（SS）补偿的功率较大且增大较快；R<R0时，串并（SP）补偿的功率较大。根据图4(a），可知：（1）原边采用串联补偿的最大功率比采用并联补偿的最大功率大；（2）此负载下（R≈50Ω），串串补偿（SS）、并串补偿（PS）、并并补偿（PP）的功率随着频率的增大先增大再减小，存在一个功率最大的谐振点，而串并补偿（SP）补偿的功率随着频率的增大存在两个功率的最大的谐振点，即发生频率分叉现象；（3）频率过大，四种补偿对应的功率都逐渐变小，趋向于零。

【参考文献】：
期刊论文
[1]基于松耦合旋转变压器漏感的超声波电源的研究[J]. 吴聪苗,皮钧,林坤艺,杨光.  机械设计与制造. 2015(10)
[2]非接触电能传输系统原副边补偿拓扑的研究[J]. 叶子晟,唐厚君,白亮宇,沈会.  电气自动化. 2012(05)
[3]感应耦合电能传输系统不同补偿拓扑的研究[J]. 周雯琪,马皓,何湘宁.  电工技术学报. 2009(01)

硕士论文
[1]新型超声波钻探器驱动特性研究[D]. 李贺.哈尔滨工业大学 2013
[2]无接触电能传输系统的设计与实现[D]. 潘冬婷.大连理工大学 2010
[3]非接触感应电能传输系统关键技术研究[D]. 毛赛君.南京航空航天大学 2006



本文编号：3562540