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非接触式电能传输系统功率及传输效率研究

发布时间:2018-10-31 06:39
【摘要】:非接触式电能传输(ICPT, Inductively Coupled Power Transfer)系统以电磁感应定律为基础,结合现代电力电子元件变频、电容无功补偿等技术,将电能由一次侧线圈经由空气间隙有效传输到二次侧线圈,从而实现电能在无电气连接情况下的传输。目前,国内外对该课题有一定的研究,部分国家已将研究成果初步投入了实际应用。 本论文针对非接触式电能传输系统疏松耦合的性质,以有限元仿真计算为手段,对非接触式电能传输系统中疏松耦合变压器的相关参数进行研究和分析,通过电路分析、仿真计算、优化设计,达到了增加输出功率、提高传输效率的目的。 首先系统地分析了非接触式电能传输系统疏松耦合变压器的基本工作原理;建立了非接触式电能传输系统仿真计算的模型,利用三维有限元法对其电磁参数进行了计算,并搭建了实验平台,设计了含有铁芯的疏松耦合变压器电感参数测量实验,验证利用有限元法计算电感参数的可行性;利用这种方法,对比分析非接触式电能传输系统中疏松耦合变压器在不同气隙厚度、不同横向侧移距离、纵向侧移距离下电感参数的变化规律;在此基础上,将磁场参数抽象于电路模型中,并基于电路理论实现了疏松耦合变压器一次侧、二次侧的解耦,研究系统在谐振情况下的输入功率、输出功率及传输效率的影响因素,综合电感参数、频率、负载电阻等系统参数对非接触式电能传输系统进行优化设计。
[Abstract]:Non-contact power transmission (ICPT, Inductively Coupled Power Transfer) system is based on the law of electromagnetic induction, combined with modern power electronic components frequency conversion, capacitive reactive power compensation and other technologies. The electric energy is effectively transferred from the primary side coil through the air gap to the secondary side coil so as to realize the transmission of the electric energy without electrical connection. At present, there is some research on this subject at home and abroad, and some countries have put the research results into practical application. Aiming at the loose coupling property of non-contact power transmission system, this paper studies and analyzes the relevant parameters of loosely coupled transformer in non-contact power transmission system by means of finite element simulation calculation, and analyzes the circuit by circuit analysis. Through simulation and optimization, the output power is increased and the transmission efficiency is improved. Firstly, the basic working principle of loosely coupled transformer in contactless power transmission system is analyzed systematically. The simulation model of contactless power transmission system is established, and the electromagnetic parameters are calculated by using three-dimensional finite element method. The experimental platform is built, and the measurement experiment of inductance parameters of loosely coupled transformer with iron core is designed. The feasibility of calculating inductance parameters by finite element method is verified. By using this method, the variation of inductance parameters of loosely coupled transformers in non-contact power transmission systems under different air gap thickness, different lateral displacement distance and longitudinal lateral displacement distance is compared and analyzed. On this basis, the magnetic field parameters are abstracted from the circuit model, and the decoupling of the primary and secondary sides of the loosely coupled transformer is realized based on the circuit theory, and the input power of the system under the condition of resonance is studied. The influence factors of output power and transmission efficiency, combined with inductance parameters, frequency, load resistance and other system parameters, are used to optimize the design of non-contact power transmission system.
【学位授予单位】:华北电力大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2014
【分类号】:TM724

【参考文献】

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本文编号:2301277

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