无线充电系统耦合器自感与互感的非线性研究

当前在电动汽车无线充电系统的耦合器中,铁氧体板被广泛使用. 本文借助数值计算方法深入研究带有铁氧体板的耦合器的自感与互感的非线性,并考虑铁氧体板的厚度、线圈与铁氧体板的间距、铁氧体板的尺寸以及传输距离等4个关键参数对非线性的影响. 研究发现：自感与互感的非线性受铁氧体板厚度的影响最大,受线圈与铁氧体板的间距以及铁氧体板的尺寸的影响较小,而受传输距离的影响很小. 此外,自感与互感非线性对应的饱和电流与铁氧体板的厚度和线圈与铁氧体板的间距正相关,与铁氧体板的尺寸成负相关,而互感的饱和电流随传输距离的增大而小幅增大. 继而给出了对应最小饱和电流的4种参数组合,并得到了最小饱和电流为160 A,即当线圈电流小于160 A时,耦合器的自感与互感为线性,耦合器可看作线性设备. 最后,利用实验验证了仿真结果的正确性,并利用耦合器在电流不大时的线性特性对耦合器周围的磁场进行了分析.     

异步电机中的能流传递与电路参数

本文由均匀气隙旋转电机的气隙电磁场精确解出发,详细地分析了由定、转子自感和互感所引起的有功能流、无功能流和磁埸贮能.指出各方向能流和磁場贮能在功率的流传和转换过程中的平衡关系。并由磁埸能量推导出定子绕组自感、转子绕组自感以及定转子绕组间互感的精确表达式。在一定的简化条件下,由这些表达式所得出的近似电感公式,与常用的电机设计公式完全一致。     

电动汽车无线充电系统耦合线圈的优化设计

为了提高电动汽车无线充电系统磁耦合机构的耦合系数，在分析耦合线圈参数对串联补偿网络影响的基础上，采用电磁仿真分析法，对单圆形磁耦合线圈传输距离、内外经尺寸、绕线方式对自感系数、耦合系数的影响进行了研究。结果表明：磁耦合线圈自感系数的稳定性受其外径和传输距离之比影响，磁耦合线圈外径与传输距离之比越小，磁耦合线圈自感系数越稳定；当传输距离和磁耦合线圈外径确定时，磁耦合线圈内外径之比越小，耦合线圈的耦合系数越高；当两个磁耦合线圈传输距离、外径尺寸、互感系数相同时，不同绕线方式的线圈，其耦合系数也不相同，其中匝间距等增绕线方式的线圈可以获得较高的耦合系数。     

低频强磁场发生线圈电感系数的计算与测试

针对低频强磁场模拟试验设备中的磁场发生线圈为一大型疏绕螺线圈组,其电感系数难以利用现有公式计算的实际问题,采用理论公式计算该螺线圈组的自感,采用ANSYS有限元仿真计算其有效电感系数(包括自感和互感)。同时,将数值计算结果与实体螺线圈有效电感的测试数据进行了对比分析。研究结果已应用于低频强磁场模拟试验室磁场发生线圈的设计和其电阻、电器、电容脉冲电流激励电路参数的确定。     

含耦合电感元件电路的分析与探讨

含有耦合电感元件电路的分析和计算是电路基础课程的一个难点,但是如果能够正确地标注自感电压、互感电压和线圈端口电压,并在复杂电路中恰当处理耦合电感,则含有耦合电感元件电路的分析和计算就与一般交流电路的分析计算相同。     

水下磁谐振式无线电能传输系统的分析与设计

针对水下供电技术中传统接触式密封插头容易在使用中发生磨损导致漏电的问题,基于磁谐振式无线电能传输原理建立了磁谐振式三线圈互感耦合模型。该模型由发射线圈、接收线圈和负载线圈3部分组成,独立的接收线圈具有较高的品质因数,负载线圈单匝绕制有效降低内阻损耗,克服了传统两线圈模型传输性能差和四线圈模型耦合次数多的缺点,提高了传输功率和效率。对海水中高频电磁波的传播特性进行了分析,进一步探究了海水中模型传输功率和效率与三线圈之间传输距离的关系。设计了一个三线圈磁谐振式无线电能传输样机,实验结果表明,在海水中传输距离为12cm时,传输效率可达60%,验证了所提方法的有效性。研究可为今后水下谐振式能量传输技术的应用和优化提供理论支持。     

绝缘磁芯变压器漏磁计算

针对绝缘磁芯变压器中的绝缘层气隙引起的漏磁以及线圈之间的漏磁会导致次级线圈输出电压的不均匀性的问题,根据三相绝缘芯变压器的磁路特征,建立了任意两相之间的等效电路模型,该模型由气隙引起的漏感、线圈之间的漏感和互感以及理想变压器构成.利用通用的电路仿真软件,对绝缘芯变压器的设计及其稳态响应进行分析.借助于有限元磁场分析软件,通过线圈端口处的短路测试对电路中漏磁电感进行计算.基于等效电路模型的漏磁计算方法能够精确地衡量各线圈之间漏磁的不均匀性,为漏磁补偿以及整流电路的设计提供便利.     

基于磁场分割法的IPT系统耦合线圈电感计算

采用理论分析与有限元仿真相结合的方法,建立了计及铁氧体影响的平面矩形线圈精确磁路模型,并推导出电感解析表达式.首先,在对线圈结构和磁场分布进行分析的基础上,建立平面矩形线圈的精确磁路模型;然后,从自感和互感的定义出发,结合磁路模型得到线圈电感的表达式,进而利用磁场分割法将不规则磁场分割和近似为具有规则几何形状的磁通管,...     

论同步电机转变为 d、q、O 轴系统的等效电机

一、前言一般而论,在同步电机沿空气隙主磁路的磁导是不均匀的,特别在凸极电机,这种不均匀性更为显然凸出。由于转子旋转关系,定子各绕组的自感和它们之间的互感以及转子绕组和定子绕组之间的互感,都随转子位置的变化而变化,成为转子角位置的周期函数,这就大大地增加了理论分析的复杂性。     

两相同步对称励磁模式开关磁阻电机的电感特性

为研究两相同步对称励磁模式下开关磁阻电机的电感特性,在提出的新型两相对称励磁绕线方式的基础上,采用静态电磁场有限元分析方法对该新型励磁方式进行了自感与互感特性的研究.通过与传统单相励磁方式的对比分析,得到两种方式下各电感参数的规律特性,进而提出自感比例系数与互感比例系数,得到了两种方式下的电感参数差异规律特性.在与单相励磁模式下两相转矩之和进行数值对比的基础上分析了互感对两相励磁转矩特性的影响.理论分析和实验研究表明:相较传统单相励磁方式,两相同步对称励磁模式各相自感曲线呈不对称分布,相间互感对磁场分布影响更大,同时互感作用在一定条件下提高了该模式的转矩特性.这可为两相励磁模式开关磁阻电机的准确建模、无位置控制及高性能控制提供理论依据.     

电动汽车用无线充电系统的线圈特性研究

针对电动汽车无线充电线圈的相关特性,提出了耦合谐振电路结合 Maxwell 软件建模的方法对 其进行分析;电动汽车用无线充电系统的互感线圈是实现无线充电的重要模块,对其进行特性研究有助于实 际生产中线圈的设计和优化。 为此,首先分析电动汽车用无线充电技术,并建立耦合谐振电路的等效模型进 行公式推导,进而通过 Matlab 仿真研究线圈互感系数对系统输出功率和传输效率的影响。 然后在 Maxwell 软件中搭建互感线圈的仿真模型,依次改变线圈的匝数、水平偏移程度和垂直距离进行仿真实验分析;仿真 得到线圈在不同互感系数下系统输出功率和传输效率线圈的变化情况和磁感应强度分布图、耦合系数变化 折线图。 根据仿真结果对线圈特性进行分析,最后得出随着互感系数的增加系统输出功率先增后减,传输效 率不断增加。 以及在线圈匝数减小线圈水平偏移程度以及垂直距离不断变大的情况下,线圈的耦合系数不 断降低,且降低幅度变大的线圈特性。     

高K值LC谐振互感耦合系统的设计与分析

主要研究了LC谐振互感耦合系统的耦合性能。从平面螺旋电感线圈互感模型分析了LC谐振互感耦合系统的耦合因数与距离、线圈尺寸之间的关系,设计并制作多组不同参数的电感线圈进行比较实验。结果表明当传感器的尺寸大小受外界环境限制而固定时,线圈内径的增大、匝数的减小(线宽和线间距一定);线宽、线间距和内径的减小(匝数一定)能有效增大耦合因数;并提高了互感耦合系统的传输效率,更有利于对LC谐振传感器信号的提取;为LC谐振传感器应用在高温、高压等恶劣环境奠定了基础。     

电动汽车无线充电系统参数对耦合影响的研究

为提高电动汽车无线充电系统耦合能力以增强系统的传输效率, 总结了现有的无线电能传输(WPT: Wireless Power Transmission)方式, 分析了基于磁感应耦合电能传输(ICPT: Inductive Coupled Power Transfer)技 术的电动汽车无线充电系统的工作原理, 建立了带有磁芯的 ICPT 系统互感计算模型, 对系统互感与磁芯属性、 线圈属性、 轴偏移距离的关系以及不同结构松耦合变压器的磁屏蔽效果进行了仿真分析。 结果表明, 磁芯属性 对系统互感的影响有上限, 而线圈属性对系统互感的影响无上限, 发射端摆放条形磁芯且接收端摆放圆盘形磁 芯的 ICPT 系统能满足电动汽车无线充电系统的电源需求和电磁屏蔽要求。     

小功率磁耦合谐振式无线电能传输频率分裂的研究

针对在磁耦合谐振式无线电能传输过程中当传输距离到达一定值后,耦合因数超过临界耦合值而出现的频率分裂问题。利用互感耦合理论和等效电路模型对系统进行建模分析,得出负载电压和传输效率与耦合因数、失谐因子的关系表达式,并对其频率特性进行分析。为了改善系统在过耦合状态出现的负载电压频率分裂问题,采用了在保持其轴向距离不变的前提下,横向移动接收侧线圈的方式。进行了小功率磁耦合谐振式无线电能传输实验,结果表明通过横向移动接收侧线圈,可以有效改善频率分裂的问题,为无线电能传输在现实中应用提供了有效参考。     

基于风光互补发电无线电能传输系统的研究与设计*

风光互补发电系统作为一种绿色能源可独立对外部供电,无线电能传输(Wireless Power Transfer)技术又提供了一种方便快捷的能量传输方式,本文结合两者的优点,将风光互补发电系统的输出作为WPT谐振电路的输入端,利用无线电能传输技术对负载供电,利用了绿色能源的同时又能节约电力运输成本。分析了磁耦合感应与磁耦合谐振之间的联系以及平面线圈频率分裂的相关因素,针对目前小型平面谐振无线充电设备随发射端和接收端距离的变化而产生传输波动的问题,在发射端采用XKT-408集成电路进行自动频率锁定,在发生频率分裂时调整线圈偏移角度可削弱两线圈的互感系数来抑制频率分裂现象,提高了接收线圈峰值电压。最后搭建了小光互补无线能量传输系统,在径向距离50mm处可成功对负载充电,该模型为基于风光互补发电无线充电系统的应用提供了参考。     

关于三维导体自感磁链的计算

给出了用磁能法计算三维导体自感磁链的方法，该方法与电动力学中采用的方法不同，可使工科院校学生在学习普通物理时易于接受。     

广义静磁场互易定理在漏磁无损检测中的应用

应用微分几何语言导出了广义静磁场互易定理,并应用该定理推导了漏磁无损检测数值分析中的富内德和蒙积分方程和线圈电感增量公式     

具有直流励磁的开关磁阻电机解析模型

建立了具有直流励磁的开关磁阻电机(SRDC电机)的采用正弦波双极性激励时的dq模型,对其转矩产生机理和转矩控制方法进行了深入分析,发现SRDC电机存在导致d轴和q轴互感的正交磁耦合现象,而正交磁耦合正是造成SRDC电机在采用矢量控制时仍存在转矩脉动的原因.分析表明,SRDC电机的转矩包括平均转矩和脉动分量两部分,其平均转矩与直流励磁磁链和q轴电流的乘积成正比;其转矩的脉动分量是随转子位置角变化的三次谐波,平均值为0.因此,id=0矢量控制是SRDC电机的最佳控制模式.     

线圈方位对磁耦合谐振式无线电能传输系统性能影响分析

针对磁耦合谐振无线电能传输系统中线圈之间方位改变对系统传输性能的产生影响的问题,利用互感耦合模型,得出了互感系数与系统传输功率和效率的关系,进一步分析了轴向距离、径向距离和偏转角度的改变对传输性能造成的影响,并利用有限元软件进行仿真建模分析,研究表明：存在最佳的轴向和径向距离使得系统传输功率最大,而传输效率却随着轴向和径向距离的增大而减小;偏转角度在一定范围内,系统传输功率和效率基本不变,超出一定范围则逐渐较小,当偏转夹角为90°,传输功率和效率几乎为0。实验验证了理论分析的正确性,可为移动物体的无线充电系统设计和参数优化提供了有效的参考。