电动汽车无线供电系统电能发射线圈设计与切换控制

针对采用级联式发射线圈的电动汽车无线供电系统中线圈切换时存在的互感急剧下降及汽车位置检测困难的问题,提出了一种对嵌式电能发射线圈,并根据互感稳恒原则及其计算方法,给出了对嵌式电能发射线圈主要参数的设计方法,提出了一种双线圈式车体位置检测传感器,给出了传感器的尺寸参数设计方法及电能传输系统对传感器的干扰抑制方法,阐述了级联式发射线圈的切换控制策略.基于Ansoft Maxwell平台、Matlab/Simulink平台和电动汽车ICPT无线供电系统实验平台分别对研究成果进行了仿真分析和实验验证,结果表明:实验实测互感值波动率约为8%,车载拾取电压波动率约为10%,对嵌式能量发射线圈能够有效地缓解ICPT无线供电电动车在切换过程中的互感下降问题;双线圈式车体位置检测系统能够有效地在40 kHz能量通道电磁场的干扰中拾取位置信号,表明该位置检测方案及切换控制策略的可行性.      

电动汽车无线充电原理分析

就一款主、副边互感线圈均为串联谐振感应耦合的电动汽车无线充电原理电路进行了深入分析,经对电动汽车的蓄电池电压与输入交流电源电压之比的优化,得出了它在稳态工作时电路的输出功率、传输效率与电路参数的关系,并得到了与互感线圈对应的补偿电容上的电压与输入交流电源电压、蓄电池电压及互感线圈互感量间的关系。通过仿真,对以上结果进行了验证,此结果可以为电动汽车在行进中充电打下基础。     

高变比脉冲变压器固态调制器的研制

固态半导体开关串联使用时要求均压和信号同步,导致固态半导体调制器的可靠性及稳定性降低.为解决该问题,对基于高变比脉冲变压器耦合全固态刚管调制器的设计原理、拓扑结构开展了研究.基于脉冲变压器等效电路模型,利用拉普拉斯变换法分析了脉冲变压器分布参数对输出波形的影响,并根据系统设计指标要求计算出过冲特征系数和上升时间系数,进而对脉冲变压器结构进行了优化设计.研究结果表明,输出波形的前沿与漏感和分布电容的乘积成正比,其过冲与漏感和分布电容的比值成正比;优化后脉冲变压器的变比从原来的1:30提高到1:70,其初级电压仅需1 kV即可达到设计要求,且保证了漏感和分布电容满足系统的需求.在此基础上研制的高变比脉冲变压器固态调制器在工作电压70 kV、负载阻抗1.4 k、脉冲宽度100 s的条件下,实现输出脉冲前沿2.8 s、脉冲后沿2 s,达到系统设计要求,且在100 Hz满功率条件下实现长时间稳定运行.      

电感线圈套壳系统的设计

采用气动和PLC控制技术设计了一种用于线圈自动生产线的自动套壳系统，系统包括夹紧机构、进壳机构和套壳机构三大组成部分．应用Pro／E软件创建了系统的三维实体建模，系统实现了空壳运输、夹紧定位和自动套壳的全自动化控制功能．系统的应用将大大提高了工厂的自动化水平，减轻了工人的劳动强度，大幅度提高了生产效率．     

反激变换器中RCD箝位电路参数设计

针对反激变换器在实际应用中由于变压器漏感而引起的开关管电压应力过大问题,对反激变换器的工作原理进行分析,推导出箝位电容、箝位电阻和箝位二极管的计算公式,设计了RCD箝位电路。结合测试电路的实验波形,验证了理论分析的正确性,并探讨了开关管寄生电容大小对电路谐振过程的影响。     

脉冲方波频率对局部放电特性的影响及机理分析

为探讨脉冲方波电压频率对局部放电特性的影响,基于超高频(UHF)检测方法和IEEE 488.2传输协议,构建了宽频、高速数据采集局部放电测试系统.利用该系统,研究了变频电机耐电晕漆包线的局部放电脉冲幅值、相位和时频特性.研究结果表明:频率200 Hz以上的高频脉冲电压使空间电荷扩散效应减小,增大了局部放电初始电子产生的概率,使得局部放电瞬时电压降低,出现幅值小于200 mV的局部放电脉冲.在高频脉冲电压下,当局部放电发生在电压上升时段时,快速变化的电压幅值将改变局部放电特性,使得局部放电脉冲在1～2 GHz高频能量的比重增大.因此,根据相关标准检测变频电机局部放电时,为易于激发绝缘薄弱点处局部放电,宜采用频率低于200 Hz的低频脉冲方波电压,且局部放电超高频传感器在1.2 GHz及以上频率处应具有较好的增益特性,并采用500 MHz的高通滤波器,以提高测试系统的信噪比.      

Automatic wireless power supply system to autonomous underwater vehicles by means of electromagnetic coupler

With the aim of sending electric power to autonomous underwater vehicles （AUVs）, an automatic wireless power supply system by means of electromagnetic coupler was proposed. An equivalent circuit of the electromagnetic coupler with compensating capacitors was presented to analyze the performance of the system. The magnetizing inductance and leakage inductance, which are important for choosing compensating capacitors, were calculated by finite element analysis （FEA） methods. Then the voltage gain, power loss and system efficiency were analyzed to optimize the winding turns. Finally, a phase-shift full bridge zero-voltage-switching converter and an electromagnetic coupler were produced. The experimental results demonstrated that the proposed system has a high voltage gain with small variation and sufficient power feeding.     

电子式电压互感器传变特性分析与测试

传统电压互感器对低频电压信号传变特性良好,但对行波信号的传变特性并不理想.电子式电压互感器在智能变电站中得到应用,其对高频信号具有潜在的传变优势,这对于实现智能变电站的行波故障测距和未来行波保护具有重要意义.本文以电容分压型电子式电压互感器为例,通过建立互感器的等值电路模型,分析其对暂态高频信号的频率响应特性,利用对互感器样机测试得到结果与理论分析相对比,证明了该互感器对故障行波信号具有良好的传变能力.     

基于稳定性分析的微电网变流器系统阻抗设计

为解决微电网线路阻抗呈现阻性所带来的稳定性问题,采用控制提高微电网变流器的感性等效阻抗的方法被广泛应用.本文提出了一种微电网变流器系统阻抗设计方法,将微电网变流器的阻抗划分为内部阻抗和外部阻抗两部分.内部阻抗由微电网变流器的电压电流控制器、变流器侧滤波电感和滤波电容组成,外部阻抗由电网侧滤波电感和虚拟电感组成.采用伯德图对微电网变流器的内部阻抗传递函数进行了分析,得到了影响其阻抗特性的关鍵参数并给出了参考取值.建立微电网变流器并网状态下的小信号模型,给出了可提高微电网变流器稳定性的虚拟电感取值范围,采用定量法分析了控制参数变化对虚拟电感取值范围的影响.最后通过实验验证了设计方法的正确性.     

虚槽短距波绕组转子槽漏感的计算

为了计算虚槽短距转子绕组的槽漏感,依据虚槽短距波绕组结构原理,分析了一个相带绕组在发动机转子槽内的分布情况. 在此基础上应用导线间的自感及互感特性,采用微分算法研究了虚槽短距转子绕组槽内的漏磁链的分布,推导了虚槽奇数槽短距及虚槽偶数槽短距绕组的槽漏感计算方法.通过实例验证了该方法的正确性.计算结果表明:采用虚槽结构的槽漏感无论是虚槽偶数短距还是虚槽奇数短距在其节距相近时漏感值接近;采用等效实槽的转子槽漏感为虚槽漏感的2倍.      

非接触移动供电系统不同补偿拓扑下的鲁棒性分析

为揭示非接触移动供电系统参数扰动的产生、传播及影响机理,首先采用广义状态空间平均建模方法,建立了4种基本双边谐振补偿拓扑的系统不确定模型;其次,研究了电磁耦合机构相对距离和工况变化导致的互感及负载扰动特性,并依此推导出软开关调制模式下的系统频率扰动规律;第三,基于参数扰动模型分析了互感、负载及频率变化对系统输出的影响,并通过计算系统结构奇异值分析了不同补偿拓扑系统的鲁棒稳定性;最后,针对一套双边串联谐振补偿系统,对互感及负载偏离标称值条件下的系统鲁棒性进行了验证实验.实验波形表明:当互感和负载分别在标称值（12.15 H、5.00 ）与摄动值（9.51 H、12.55 ）之间变化时,系统仍然是鲁棒稳定的,采用PI控制能较好地抑制其对负载输出电压的影响.      

综合提高感应电机直接转矩控制性能的方法

用参数自适应法设计出定子磁链观测器,并将定子磁链观测器应用于直接转矩控制系统中,取代了传统的积分器.采用两个有效电压矢量取代传统的一个电压矢量,通过精确计算两个有效电压矢量和一个零矢量的作用时间,控制磁链轨迹在稳态运行中始终保持圆形.仿真结果表明综合提高了感应电机直接转矩控制性能.     

蓄电池电压驱动的缸内直喷汽油发动机喷嘴的研究

把喷嘴的线圈分成开启与保持两部分，开启线圈用于快速开启电磁阀，而保持线圈在电磁阀开启之后仅起保持作用，驱动电路使用蓄电池直接驱动，简化了驱动电路，而且避免了电磁噪声的产生，使其可以直接安装在发动机驱动电路中，ECU通过控制开启线圈上电时间来控制喷油量．     

A new approach to inspect the internal pressure of vacuum switchgear

A new approach is developed to inspect the internal pressure within the vacuum switchgear by no means of magnet-exciting coil, micro-discharge threshold voltage Ud and field emission threshold voltage Ue, all of which are available in laboratory. Experimental results show that internal pressure is a function of the ratio of the micro-discharge threshold voltage to the field emission threshold voltage i.e., Ud/Ue. By this method, the internal pressure in the range of 100-10-4 Pa within vacuum chambers can be inspected without magnet-exciting coil which is required in conventional magnetron discharge method.     

一种应用于电动汽车的新型耦合机构优化设计

针对电动汽车无线充电应用,提出了一种凹凸型磁耦合机构,在减小磁芯体积的情况下实现了更好的耦合特性,提高了系统功率传输能力. 基于有限元理论,利用COMSOL电磁场仿真软件,建立了凹凸型耦合机构的有限元仿真模型,针对线圈两端凸起磁芯高度、线圈两端凸起磁芯长度配比、磁芯长度、磁芯长度与宽度之间的约束关系以及磁芯厚度等主要结构参数从互感及耦合系数等角度分别进行了分析和优化设计,并讨论了磁芯变薄后的磁饱和特性. 通过仿真和实验测试结果验证了所设计耦合机构的可行性及在磁场分布及耦合特性方面的优势,使得系统的输出功率和效率相对原条状磁芯结构分别提高了37%和10%.      

微处理器电压调节器瞬态响应特性的改善

为设计具有快速动态响应的微处理器电源电压调节器，分析了在负载突变时电压调节器的瞬态响应特性和电路器件参数对输出电压瞬态响应影响．分析表明，采用合适电容值的低等效寄生电阻的滤波电容，并提高开关频率，可减小输出电压跌落．仿真结果显示，电感减半使电压跌落减小约20％，响应时间减小约60％；取临界(优化的)电容值可使电压波动减小约40％，但延长了响应时间；电流型控制方法比电压型控制方法电压跌落减小了约20％。响应时间缩短70％以上．     

金属氧化物变阻器过压保护及能量吸收特性研究

对金属氧化物变阻器(M0v)的物理特性进行了分析,并完成了MOV元件的数学建模.将其等效为电感、电阻、二极管三部分.得到了MOV最大限制电压吸能过程中吸收的能量及作用时间等一系列参数的计算公式,给出了压敏电压、分断峰值电流和吸能时间与系统参数之间的解析关系,并通过固态开关限流吸能实验验证了其正确性.     

基于变压充电方法的直线电机式馈能型半主动悬架控制

针对以直线电机作为执行器的馈能型半主动悬架控制方法复杂与效果差等问题, 结合变压充电控制原理与方法, 提出一种利用单相等效模型求解充电电压的方法, 设计了馈能型半主动悬架控制系统, 用于控制直线电机式馈能执行器; 建立了1/2车4自由度动力学模型和变压充电控制直线电机模型, 采用LQG控制策略求解理想馈能阻尼力; 将联接有整流桥的直线电机理论模型等效为单相电机模型, 计算了电机单相等效模型反电动势、电磁推力系数、电阻与电感参数; 采用充电电压求解控制器, 以悬架相对速度和理想馈能阻尼力作为输入求解实际充电电压, 进而实现执行器馈能控制; 以被动悬架和理想半主动悬架作为比较对象, 分析了馈能型半主动悬架性能与馈能效果。分析结果表明: 与被动悬架相比, 馈能型半主动悬架与理想半主动悬架的综合性能指标分别减小38.97%和45.42%, 前后悬架实际馈能阻尼力与理想馈能阻尼力的相关系数分别为0.967 4和0.976 8, 并且前后悬架振动能量的56.7%和62.1%被回收进蓄电池中, 因此, 采用基于单相等效模型与变压充电方法控制的馈能型半主动悬架能够回收大部分悬架振动能量和改善汽车的行驶平顺性。      

并联有源电力滤波器补偿性能的研究

研究了影响桥式整流带阻感型负载的并联型有源电力滤波器补偿性能的因素,从理论上分析指令延时和母线电压以及输出电感对补偿效果影响的具体原因,并通过Matlab软件建立仿真模型,借助仿真波形和THD数据证明了理论分析的正确性,最后根据实际工程需要合理优化了各个参数,并在一台50 KVA三相四线的并联电力有源滤波器样机上验证了该方法的实用性和有效性.     

示波器在点火线圈故障诊断中的应用

介绍了用示波器检查初级电流和次级电压波形,通过波形分析诊断出点火线圈的故障。