非接触电能传输技术研究.pdf

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一雏一怠。黧热。燕非接触电能传输技术研究技术研发Techn。I。gyResearch究入手，讨论了实现电能非接触传输各个环节的原理和功能，总结了国内外相关技术的研究现状及发展趋势。副边拾取线固王霖解光勇全汝岱(西安理工大学，应用物理系)摘要：非接触电能传输技术是基于电磁感应耦合原理的一种新型电能传输技术。从非接触电能传输技术研关键词：非接触电能传输；整流滤波；高频逆变；可分离变压器(Dept．ofTechnology)part’Sandresearchrecogniseautomatictransformer0前言非接触电能传输技术是近年来备受国际学术界关注的一项新的能量传输技术[1，2]。基于该技术的非接触电能传输系统(ContactlessTransmissionCPT)与传统的电能传输方式相比，克服了设备移动灵活性差及环境不美观等缺点，还解决了大气高频电磁污染、接触火花、碳积、机构磨损和大电流载体不安全裸露等影响环境清洁的问题[3]。且可以应用于一些有特殊要求的场合中如：在化工、采矿等易燃、易爆场合。非接触式电能传输安全性高，无需电路连接维护，能够实现完全气密性、防水性和无人化管理。CPT的技术原理非接触电能传输技术是用电设备以非接触方式从固定电网取电的技术，基于电磁耦合感应原理，综合利用现代电力电子能量变换技术、磁场耦合技术、大功率高频变换技术(包括谐振变换技术和电磁兼容设计技术等)，借助现代控制理论和方法，实现电能的非接触传输。基于该技术的非接触电能传输系统核心为利用电磁耦合原理实现电能无接触传输。即通过感应耦合电能传输技术Transfer，ICPT)传导电能。ICPT技术根据传统变压器的原理及特点，把传统变压器的原副边分离成疏松磁耦合，以空气为磁介质传输电能。工频交流电经初级变换器转换为高频交变的电流；由原边初级绕组将其以电磁波的形式辐射到周围空间，副边次级绕组因感应耦合产生感应电动势从而拾取电能经次级变换器为负载供电。通过上述几部分的发展完善和优化设计组合，大幅提高互感耦合，使电能传输效率及电能传输容量得到提高，真正的无接触(无线)电能传输将得以实现。目前日趋完善的非接触电能传输系统(CPT)模式如图1所示。2非接触电能传输系统的实现CPT主要由可分离变压器，初级变换器和次级变换器三部分组成。通过高频逆变在初级线圈或者电缆上生成高频电流，负载侧的次级线圈通过电磁耦合接收初级线圈发出的能量，经过能量调节后满足各类负载的供电要求。2．1可分离变压器可分离变压器是系统的核心组成部分，它将整个电能传输系统分为可完全分离的电源侧和负载侧。由于初、次级线圈之间有气隙存在，漏磁较大，耦合系数较小，能量传输效率较低。因此，提高初、次级线圈之间的耦合系数，增加可分离变压器的能量传输效率成了必须解决的问题。文献[4]分析了电磁机构的磁芯材料、绕组材料、磁路特性、耦合特性、能量特性，并经过分割法的数学分析与仿真实验，得出结论为：可分离变压器形状如图2的结构时，原、副边线圈耦合系数最大。PowerTransferQuan(InductiveContactlessTechniqueWangLinXieGuangyongRudaiAppliedPhysics，Xi’anUniversityofAbstract：Contactlesstechniqueiskindpowertransfermethodwhichbasedtheelectromagneticcouplingtheory．StartfromCPT，everyworkingtheoryfunctiondiscussed．?hedevelopmenttrendssummarisedtaskthatwhetherexistloadload-freeshut—offforward．Keywords：contactlesstransmission，rectifierfilter，high—frequencyisolatingSystem，1Coupledm2最大互感值对应的几何结构Ollstatusputconverter，50anewon
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电子技术技术研发TechnologyResearch消化道的”胶囊内窥镜’，”胶囊内窥镜’尺寸为直径1lm、2．2初级变换器初级变换器的作用是把从常规电路中截取的普通电流转换为适宜系统传输的高频交流电流。主要包括整流滤波装置和高频逆变装置两部分。整流滤波装置从交流电源吸收电能，经内部滤波器处理后向高频逆变装置提供电压稳定(电容滤波)或电流稳定(电感滤波)的连续直流电能。整流滤波装置内部还有保护电路，异常情况下保护主电路及其功率器件。为了提高功率因数，还增加一定的功率因数校正环节。高频逆变装置将整流滤波装置输入的直流电逆变为高频交