基于对称结构的超声加工电能非接触传输仿真与实验

摘要

非接触电能传输是一项新近出现的技术，它是利用电磁感应原理和现代电力电子技术中能量转换技术，将电能从分离式变压器的电源侧经一定气隙传递到连接有负载的次级侧。在现代的某些特殊场合具有广泛的应用前景。
　　本文主要是针对超声加工领域中，现有电能传输方式存在不足之处，提出一种新的基于电磁感应方式的非接触电能传输技术，并对相关理论和特性进行研究。其主要内容如下：
　　介绍非接触电能传输技术的相关原理、系统构成以及国内外研究现状，简要阐述超声加工的特点以及现有电能传输的不足，从而提出新的设计方案。
　　基于初、次级线圈之间的互感原理，建立非接触电能传输系统的互感电路模型，进行相关电路理论分析。讨论了模型开路电压增益并对系统的负载功率和传输能力进行了分析，讨论了系统工作频率、负载电阻和反应电阻、反应电抗以及传输效率之间的关系。介绍了系统的相关补偿电路，对四种补偿电路各自特性进行分析，确立本文补偿电路网络为原、副边并联电容补偿，并计算相关补偿电容参数。
　　对分离式变压器的相关设计参数进行计算，确定磁芯尺寸、原、副边线圈匝数以及铜线线径等参数。在Maxwell仿真软件中设计两种物理模型进行电磁仿真。分析了完全对称的罐型磁芯模型的级间间隙对线圈自感、互感以及耦合系数的影响规律，讨论了工作频率、级间间隙和电压幅值对系统传输效率的影响。建立原边U型磁芯模型，分析模型的可行性，计算了原边磁芯个数对系统传输效率的影响，分析线圈位置对耦合系数的影响。
　　建立模拟实验平台，对相关计算参数和设计的仿真模型进行实验验证。并对实验和仿真结果进行对比，确立最优化的模型参数。

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目录

第1章 绪 论

1.1引言

1.2研究背景和意义

1.3国内外研究现状及分析

1.4本文研究意义和研究内容

第2章 系统理论模型建立及分析

2.1引言

2.2互感电路模型及分析

2.3 电压增益及传输效率分析

2.4补偿电路分析

2.5本章小结

第3章 ICPT模型设计及仿真

3.1引言

3.2对称式旋转分离变压器参数设计

3.3 Maxwell平台仿真及分析

3.4本章小结

第4章 实验验证及分析

4.1引言

4.2模拟实验平台

4.3本章小结

结论

参考文献

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