电磁感应式水下松耦合变压器的设计与仿真

水下自治机器人的电能传输是深海资源勘探中必须解决的问题。如今大部分水下机器人采用接触式电能传输方法,然而其系统的复杂密封结构使其接口会出现严重磨损并存在漏电隐患。与接触式方法相比,非接触式电能传输技术^([1])(CLPT)方法避免了电击、漏电等危险,而且不需要复杂的密封工艺。首先,建立无线电能传输系统的互感和励磁模型,然后分析其系统传输特性,建立水下CLPT模型,利用ANSOFT仿真软件,得到自感、互感及耦合系数,通过对耦合器性能参数、漏磁屏蔽等进行有限元分析,实现电磁耦合器结构[2]的优化设计。进一步仿真耦合系数与气隙、输出电压和传输效率随负载的变化规律。仿真结果表明,优化后的电磁耦合器具有良好的耦合特性,能够充分发挥无线电能传输系统的优势,通过安全高效的传输方式地为水下机器人提供足够的电能。     

基于电场感应的无线电能传输系统的研究

无线电能传输主要是利用电磁耦合、电场耦合、微波、电磁共振等形式来传输电能。其中,通过电场耦合,也被称为电容耦合的无线电能传输方式,作为一个新的非接触电力传输技术被提出。相比于现有的电感感应式无线电能传输,电容耦合非接触电能传输方式具有许多优点,如金属渗透能力、低功率损耗,并且能够降低电磁干扰。文章主要是分析了典型的电场感应无线电能传输系统耦合电容的结构,并进行了仿真分析以及实物的验证。     

基于神经网络控制稳压系统在ICPT中的应用

在深海环境下,感应耦合电能传输(Inductive Coupled Power Transfer,ICPT)系统初级、次级磁芯在受到水流冲击后会产生偏心和间隙,引起耦合系数的变化。由于系统的非线性、不确定性等因素,PID控制器使系统达到稳压状态的反应时间较长,电流超调量大,稳压效果较差,导致负载两端电压值发生波动。本文提出基于神经网络的控制算法动态调节升压电路的占空比,最终保证系统输出电压恒定,克服了PID控制器不能满足水下系统控制需要的缺点。Matlab仿真表明与PID控制器相比,神经网络控制器反应时间缩短了25 ms,电流超调量减少了3.5 A,更适合在水下应用。     

磁耦合谐振式无线电能传输天线仿真设计

磁耦合谐振式无线电能传输系统有着传输效率高、传输距离远以及传输功率大等优点。天线作为该系统的核心部分,直接影响到系统的传输效率。用HFSS软件仿真设计螺旋半径50～100 mm之间的6组天线模型,研究了发射和接收天线在能量传输过程中发生频率分裂的现象,通过电容值调节使发射和接收天线达到良好匹配,提升了原谐振频率点处的传输效率,同时分析了天线传输效率与螺旋半径之间的关系。     

基于磁耦合谐振的无线电能传输研究

基于磁耦合谐振式无线电能传输机理,构建了以TMS320F2812型号的DSP作为主控芯片的无线传输系统装置,并进行软硬件设计.同时对各模型参数进行了理论计算,并根据模型对不同传输频率下传输效率与负载进行了分析,得出了不同耦合状态下系统获得最大负载功率的条件.系统实验采用定变量的方法,保持一定的负载电流变化逆变频率,结果表明:该系统能够维持一定距离和传输效率进行传输.     

磁感应耦合式无线电能传输系统效率分析及控制策略研究

磁感应耦合无线电能传输是无线电能传输方式的一种,该技术日趋成熟,已经被应用于许多行业,如电动汽车、电子产品、医疗设备、工业设备等行业。介绍了几种传统的无线电能传输方式的工作原理,并对比了这几种传输方式的优缺点。介绍了松耦合变压器的结构,并分析了不同补偿方式下,单补偿网络与双补偿网络拓扑的优缺点,进而确定试验中原、副边均采用串联补偿电容的拓扑结构。考虑变压器线圈内阻,计算谐振网络传输功率和效率与松耦合变压器互感值和系统工作频率之间的变化关系,再根据变化规律选择合适的工作频率和变压器互感值。对系统进行化简建模分析,搭建系统仿真模型,通过仿真验证了整个系统设计的可行性。     

高效E类功放在无线电能传输系统中的应用

功率放大器作为无线电能传输系统的输入功率源,其性能的高低决定了整个电能传输系统的优劣。为了解决传统功率放大器效率较低的问题,设计了一款高效率E类功率放大器。该功放为L型匹配输出,以达到抑制谐波和匹配输出的目的。分析及测试表明,在E类功率放大器中采用高品质因数电感可以有效提高无线电能传输系统的传输效率。     

金属转轴无线感应供电系统传输功率分析与结构优化

金属转轴扭矩、功率和形变等参数的在线检测在船舶等领域具有广泛的工程应用背景,对旋转机构的供电问题是影响检测可靠性和实用性的关键。传统的滑环和电池供电方式存在可靠性和寿命上的局限性。本文设计了一种用于金属转轴的侧置式感应供电系统,建立了磁场耦合单元的有限元分析模型,分析了互感耦合参数对系统传输功率和效率的影响,得出了在不同谐振拓扑结构下以最大传输功率为目标的最佳互感耦合参数,包括最佳的原副边线圈电感值及其比例等等关系,以及金属转轴与磁芯间距离。进一步分析了通过磁屏蔽技术和改进原边线圈绕制方式来提高金属转轴感应供电系统能量传输效率的可行性。最后通过实验验证了本文设计和分析方法的准确性和有效性。     

双边LCCL无线电能传输系统参数设计方法研究

本文分析了感应式无线电能传输(ICPT)技术中双边LCCL谐振网络的特性及工作原理,基于此原理提出了一种结合Ansoft 16.0软件的双边LCCL谐振网络的参数设计方法,该方法在分析中利用单匝线圈代替实际应用中的多匝线圈,简化了设计流程。利用此方法可实现发射线圈电流在特定频率点的恒定输出,形成稳定交变磁场,不受负载和耦合系数的影响。提出一种通过调节初级侧补偿电容实现零电压开通(ZVS)的方法。设计了一台10kW无线电能传输样机,验证了所提特性和参数计算方法的可行性和正确性。     

典型工况下的燃料电池船舶复合储能系统设计

针对燃料电池船的电能质量品质不高、蓄电池使用寿命短等问题,设计了由超级电容、磷酸铁锂电池组成的复合储能系统,并提出了基于功率分流式的能量管理策略。在MATLAB/Simulink环境下建立系统仿真模型,并采用自适应粒子群算法调用仿真模型,对复合储能系统的容量配置与能量管理策略的参数进行联合优化。仿真结果表明：优化后的复合储能系统可以满足船舶典型工况需求,并且能够缓冲负载波动对燃料电池与磷酸铁锂电池的冲击,使燃料电池工作在高效率区间,机动工况下船舶能量效率提高了3.17%;磷酸铁锂电池的充放电过程得到优化,能延长其使用寿命;母线电压波动减小,提高了电能质量。     

军港磁谐振式无线供电动态调谐技术分析

磁谐振式无线电能传输具有高效率、灵活性和安全性的优势,利用它来实现军港无线供电具有广阔的应用前景。本文首先建立了磁谐振式无线电能传输系统的互感电路模型,分析了系统特性;在此基础上系统分析了磁谐振式无线电能传输动态调谐技术;最后立足于实际应用提出磁谐振式无线电能传输技术的军港应用亟待解决的几个问题。     

制动装置能量泄放尖峰电压的研究

大转动惯量电机实现快速停车需要制动装置配合,直流母线电缆的寄生电感与制动装置直流支撑电容匹配不合理时,容易在直流支撑电容上产生尖峰电压,严重影响制动装置对母线电压的准确调节。针对一种大功率瞬时耗能的制动装置,在考虑电路杂散参数基础上,利用拉普拉斯变换建立系统运算电路模型,通过电路暂态过程分析,推导出直流支撑电容电压振幅的表达式。改变电路中影响电压振幅的参数,进行仿真和实验,验证了理论分析和仿真计算的正确性。     

磁控电抗器原理及其在SVC中的应用

新型磁控电抗器是一种交直流同时磁化的可控饱和度的铁芯电抗器,工作时,可以用极小的直流功率来控制线圈铁芯的饱和程度,从而控制其感抗值和注入电网的电抗电流大小,达到平滑调节电网无功功率的目的,近年来,MCR以其优良的综合性能在静态无功补偿装置中得到了广泛的应用。     

泥泵驱动方式、齿轮箱配置及负荷控制对泥泵特性的影响

柴油机和变频电机工作特性不同,造成实际泥泵特性曲线存在差别。分析柴油机和变频电机的设备特性,并研究变频电机驱动、柴油机单速比齿轮箱及多速比齿轮箱驱动、柴油机功率受限驱动等对泥泵性能的影响,从传动效率、调速范围、经济性及对各输送工况的适应性方面进行对比分析。结果表明,柴油机驱动的传动效率比变频电机驱动更高,变频电机驱动的调速范围比柴油机驱动更宽,中等排距工况时柴油机能提供更大的功率,变频电机驱动系统的复杂程度、初始投资、能量利用率、安全性均较高。     

基于有限元的功率流分析方法及实现

功率流分析在结构减振降噪研究中具有重要意义,但目前用于分析复杂结构功率流的工具非常缺乏.鉴于有限元方法目前已广泛应用于结构动力学分析并且有许多成熟的商用软件,本文在Msc/Nastran的基础上二次开发了结构功率流分析模块并将其整合到Nastran的系统求解器中,使之成为工程人员分析结构功率流的专业工具.     

离网型太阳能光伏系统在内河滚装船上的应用

太阳能光伏技术的不断进步正在为太阳能船舶的快速发展提供新的契机。在船舶平台上应用太阳能光伏系统最为核心的环节是在不改变常规船舶电力系统既有架构的基础上,集成整套光伏系统设备并能够始终高效利用光伏电能。针对长江航线上营运船舶绿色化和节能减排的实际需求,设计了首套应用于JD800PCC-4#内河商品汽车滚装船的船基离网型太阳能光伏系统并投入实际运行。实船运行监测数据表明：该套系统中各设备之间的技术参数设计合理,各项技术指标满足船级社规范要求。光伏系统设备与蓄电池储能装置自动匹配运行能够实现所供照明负载24h不间断运行,通过最大程度上利用太阳能光伏电可以实现日均节能约120kWh,且能够在不同运行模式下安全、可靠地切换运行。     

弹性基础上单层隔振系统功率流传递特性研究

利用振动能量的传递与变化来描述系统的振动状态具有诸多优点,功率流作为隔振系统中能量传播的一个衡量指标,可以方便地分析机械振动的传播路径与隔振系统的隔振效果.本文将柔性基础上的单层隔振系统简化为四边简支薄板基础上的单层隔振系统模型.通过对模型的分析和数值计算,可以考察各变量对于隔振效果的影响,通过不同的方式来评估隔振系统的隔振效果,将功率流概念运用到隔振效果的评估中,分析其中的差别和相似点,为隔振系统的设计与评估提供指导.     

舰船综合电力系统负载稳定性分析

文章以舰船综合电力系统典型结构为研究对象，利用状态空间平均法分析了负载特性对系统稳定性的影响，并给出了负载稳定的解析判据。在分析中，首次考虑了整流发电机等效内电阻及内电感对系统的影响，分析结果对判断舰船综合电力系统负载稳定性以及指导系统设计具有重要意义，也为整个综合电力系统的静态稳定性分析提供了范例。