张智虹
中铁十二局集团电气化工程有限公司 天津市 300308
摘要：非接触感应耦合电能传输（Inductively Coupled Power Transfer，ICPT）技术在未来电能传输发展方向占有重要地位。非接触电能传输方式解决了传统供电方式因为接触摩擦对设备造成损伤以及产生电火花的问题，解决了在恶劣的工作环境下某些电气设备的供电问题。本文通过MATLAB软件平台，对ICPT系统进行了理论及仿真研究。本文首先阐述了ICPT系统的结构原理和谐振补偿，然后利用Simulink中已有模块 建立了四种基本补偿结构的ICPT系统动态仿真模型，分析了不同补偿结构和参数下的电能传输效率及特点。
关键词：感应耦合电能传输；补偿拓扑；传输效率；谐振
1 引 言
现代电力电子技术的发展日新月异，为ICPT技术的快速发展提供了便利。ICPT理论[1]发展至今，涌现了了许多不同的发展方向及定义。比如：非接触电能传输、感应电能传输、非接触电气能量传输、松耦合感应电能传输等，其中A.W Green和J.T Boys对的ICPT的重新定义更好的揭示了非接触电能传输系统的本质[2]。
2 ICPT系统的结构原理和谐振补偿
ICPT系统基本结构如图2.1所示。可知ICPT系统的工作原理：直流电能经过高频逆变电路进行逆变以后，将得到的高频交变电流输入原边线圈，原边线圈中的高频交流电产生的磁链与副边线圈交链，在副边线圈产生感生电动势，向负载提供电能[3]。
图2.2 ICPT系统等效电路
根据图2.2可知，Cp和Cs分别是系统松耦合变压器两侧的补偿电容，M为松耦合变压器互感系数，R为副边负载电阻，Lp和Ls分别是电路两边电感，Ip和Is是原副边电流。
3 四种基本补偿结构的建模与仿真
SS型ICPT系统参数如表3.1所示。将表3.1的数据代入公式中，可得出SS型ICPT系统的传输效率为87.08％。
表3.1 SS型ICPT系统仿真参数
PP型ICPT系统参数如表3.4所示。将表3.4的数据代入公式中，可得出PP型ICPT系统的传输效率为84％。
表3.4 PP型ICPT系统仿真参数
4 结 论
本文通过分析研究ICPT系统的结构和工作原理，在Simulink中建立了四种基本补偿结构的ICPT系统动态仿真模型，对不同补偿结构和参数下的电能传输效率及特点进行了分析。
通过仿真研究可知，电压型ICPT系统的补偿结构主要应用在大功率变负载的场合。电流型系ICPT系统主要应用在小功定负载的场合。电压型补偿拓扑ICPT系统的传输效率比电流型补偿拓扑ICPT系统更好，SS型补偿拓扑ICPT系统传输效果最好。
参考文献：
[1] 王兆安，刘进军.电力电子技术[M].北京：机械工业出版社，2009：10-35.
[2] 杨民生，王耀南.新型无接触感应耦合电能传输系统研究综述[J].湖南文理学院学报（自然科学版），2010，22（01）：44-50.
[3] 毛常亮.非接触式电能传输技术的研究与设计[D].上海：上海交通大学，2008：14-25.
[4] 毛赛君.非接触感应电能传输系统关键技术研究[D].南京：南京航空航天大学，2006：11-36.
论文作者:张智虹
论文发表刊物:《建筑细部》2019年第13期
论文发表时间:2019/12/4
标签：电能论文; 系统论文; 结构论文; 感应论文; 效率论文; 边线论文; 拓扑论文; 《建筑细部》2019年第13期论文;