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《基于電磁耦合機構的非接觸電能傳輸系統(tǒng)》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、萬方數(shù)據(jù)第22卷第4期20p9年12月出版大學物理實驗PHYSICALEXPER瑚ENT0FCOI工正GEV01．22No．4Dec．、2009文章編號：1007—2934(2009)04—0001—03基于電磁耦合機構的非接觸電能傳輸系統(tǒng)全汝岱，解光勇，王霖(西安理工大學，西安710054)摘要：基于非接觸電能傳輸技術的研究，設計了非接觸電能傳輸系統(tǒng)的供電機構、耦合機構和受電機構三大基本模塊。對系統(tǒng)的整流濾波和高頻逆變電路進行了仿真實驗，整流輸出電壓波動小于6％，諧振逆變電路輸出信號頻率達l00
2、0Hz以上。采用低頻信號發(fā)生器作為供電機構對系統(tǒng)進行了性能測試，給出了500Hz下的空氣間隙與電壓傳輸效率的實驗關系曲線，隨空氣間隙增大，電壓傳輸效率降低。關鍵詞：非接觸電能傳輸；整流濾波；高頻逆變；可分離變壓器中圖分類號：TM724．1文獻標識碼：AO引言非接觸電能傳輸技術是近年來備受國際學術界關注的一項新的能量傳輸技術。與傳統(tǒng)的電能傳輸方式相比，非接觸電能傳輸方式克服了設備移動靈活性差及環(huán)境不美觀等缺點，解決了大氣高頻電磁污染、接觸火花、碳積、機構磨損和大電流載體不安全裸露等問題[1’2】?；?/p>
3、于電磁耦合機構的非接觸電能傳輸系統(tǒng)(ContactlessPowerTransmissionSystem，C娜)通過整流濾波電路和高頻逆變電路可以從常規(guī)電網(wǎng)上獲取電能，經電磁耦合機構向用電設備供電，實現(xiàn)非接觸方式的電能傳輸。1系統(tǒng)結構和原理非接觸電能傳輸系統(tǒng)利用電磁感應原理實現(xiàn)電能的非接觸式傳輸。根據(jù)傳統(tǒng)變壓器的原理，原副線圈無需通過導線相連即可實現(xiàn)能量傳輸，菲接觸電能傳輸技術將傳統(tǒng)變壓器原副邊分離，以空氣為磁介質，形成松耦合進行電能傳輸。工頻交流電經供電機構的整流濾波電路和高頻逆變電路轉換圈l系
4、統(tǒng)結構框圈為高頻交變電流；由電磁耦合機構中的原邊繞組將其以電磁波的形式輻射到周圍空間，副邊繞組因感應耦合產生感應電動勢從而拾取電能向負載供電。非接觸電能傳輸系統(tǒng)結構如圖1所示。2系統(tǒng)設計CPT主要由供電機構，電磁耦合機構，受電機構三部分組成。2．1供電機構收稿日期：2009—05—11基金項目：西安理工大學大學生創(chuàng)新基金(2008．10)。萬方數(shù)據(jù)供電機構主要包括整流濾波裝置和高頻逆變裝置。根據(jù)采用的逆變技術不同，逆變裝置分為脈寬調制型和諧振變換型等。本系統(tǒng)采用諧波分量低，噪音小，開關損耗小，且輸
5、出正弦波形好的諧振變換型逆變裝置為耦合機構供電。所設計的整流濾波裝置和高頻逆變裝置的主要電路部分如圖2、圖3所示。圖2整流濾波電路圖3半橋式諧振變換電路2．2耦合機構系統(tǒng)的核心組成部分為耦合機構。電能傳輸系統(tǒng)被耦合機構分為可完全分離的電源側和負載側。由于初、次級線圈之間有氣隙存在，漏磁較大，耦合系數(shù)小，能量傳輸效率低。影響原、副邊線圈耦合系數(shù)的因素有很多，磁芯材料、繞組材料是影響耦合系數(shù)的主要因子之一【3】。此外，繞組方式和空氣隙長度對耦合系數(shù)的大小也具有很大的影響，也是可以優(yōu)化改善的因素H】。線
6、圈的繞組方式有兩種：如圖4所示。圖4(口)繞組方式，漏磁大，耦合系數(shù)低；圖4(6)繞組方式漏磁小，耦合系數(shù)與第一種相比有明顯提高。2．3受電機構受電機構將副邊輸出的高頻交流電流轉變?yōu)榭谀繌S衛(wèi)砌衄既門負載需要的工作電壓或電流。通常在原，副邊添加目目llI搿裟學篇鼉絮麓瓷淼差邑酋恤刪電機構采用圖5所示的電路。R為純阻性負載，￡L—L——一一～為接收線圈等效電感，用雙蹤示波器觀察輸出電壓波形。3系統(tǒng)測試【oJ(6)圖4線圈繞組方式3．1濾波電路和高頻逆變電路的仿真用Multisim仿真軟件列整流濾波電路
7、進行仿真，輸出電壓波形如圖6所示，輸出電EE最大值為19．2V，最小值為17．1V，平I均值18．15V，整流輸出電壓波動小于6％．輸出電壓穩(wěn)定性良l好。半橋式諧振逆變電路仿真實驗的電壓輸出波形如圖7所示，輸出電壓的幅值由輸入電壓的幅值決定，輸出電壓的頻率由開關管的頻率決定，諧振逆變電路輸出信號頻率達1000Hz以E。圈5受電機構示意圖3．2系統(tǒng)測試分析耦合機構采用直徑為0．5mm的銅漆包線自制原副邊線圈，繞組方式如圖4(6)，原副邊匝數(shù)均為40匝，U型鐵心截面為2cm×3cm。供電機構為XHQH
8、511型低頻信號發(fā)生器。一2一萬方數(shù)據(jù)圍6濾波電路仿翼輸出波形國7半橋式諧振逆變電路電壓輸出波形受電機構電路如圖5。原副邊均引入50f2保護電阻。保持輸入電壓信號頻率為500Hz，研究空氣間隙變化對系統(tǒng)電壓傳輸效率的影響。手動調節(jié)空氣間隙大小，變化范圍為0．2—1．4cm。利用示波器測量輸入輸出電壓信號。實驗所得空氣間隙與電壓傳輸效率的關系曲線如圖8所示。隨著空氣間隙長度的增加，原副邊線圈之間的漏磁增大，線圈耦合系數(shù)減小，電壓傳輸效率降低，實驗結果與理論相吻合?？諝忾g隙越小，電壓傳
