非接触电能传输系统电磁机构研究

随着工业生产与科学技术(尤其是电力电子技术)的发展,电气设备日益普及。纵观各种电气设备的能量获取手段,不难看出,传统的供电方式基本上都是采用接触式电能直接传导的传输方式。这种传统的方式存在着移动灵活性差、不安全、特别不适合恶劣环境(水下、潮湿等)等问题,显然已经不能满足社会发展的需求。 非接触电能传输系统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,实现了电能从静止电网向移动设备的安全、可靠、高效、灵活的非接触传输,克服了传统电能传输的诸多不足,迎合了工业生产和人们生活电气化、智能化、安全高效性和灵活性的需求,开创了电能传输的新方法。 论文首先系统地概述了非接触电能传输技术与产品的国内外研究现状,并对非接触电能传输系统的基本原理与系统的基本结构和各部分功能进行了分析。接着论文简要介绍了非接触电能传输系统的电磁机构的分类和特点,并对电磁机构的特性进行了详细的分析,包括磁芯材料特性、导线材料特性、磁路特性、耦合特性、能量特性等。其中对磁路进行很详细的分析,引入了分割法计算空气磁阻的方法,用此方法可以比较精确的计算空气磁阻。在忽略次要因素的前提下,对大开口气隙的U型磁芯和E型磁芯的磁路进行了简化,得出了这两种磁芯的等效磁路。论文利用MAXWELL仿真平台,对U型、E型电磁机构的互感耦合进行了很详细的仿真研究分析,制定了合理的仿真方案,深入的研究了磁性材料、线圈位置、绕制方式、线圈长短等因素对互感耦合的影响,得到了上述因素对互感耦合的影响规律,对优化电磁机构有一定的指导作用。 最后通过实验装置对感应电压值进行测量。实验结果表明:实验结果与仿真分析所得出的规律基本一致。这为非接触电能传输系统电磁机构的优化设计提供了理论与实践依据。