无接触供电系统功率和效率的分析与优化
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摘要：为解决在无接触供电系统中，传统的互感耦合系数无法提供原副边独立设计，造成系统功率和效率设计困难的问题，提出一种新的能效计算方法。基于新的耦合系数定义，推导了副边串并联补偿功率和效率，实现了磁感应结构能效设计解耦。通过分析副边绕组匝数、品质因数、截面积等磁耦合结构参数与能效的关系，发现了能效与副边匝数无关的特性，并给出了无接触供电系统的原、副边参数设计流程，提出了功率和效率优化原则和方法，达到了优化磁芯结构、提高系统功效的目的。最后，开发了实验样机，通过实验和仿真验证了理论分析的正确性。
关键词：无接触供电；互感耦合系数；效率；解耦；品质因数
中图分类号：TM131
文献标志码：A
文章编号：1005-2615（2015）01-0125-07
无接触供电（ Contactless power transfer，CPT）系统由原边和副边两部分组成，作为一种新的供电方式，CPT实现了供电没备的物理分离，增加了设备的灵活性，弥补了传统移动供电中存在的磨损、积碳、电火花等缺陷。
为了分析系统的传输功效特性，需要对系统的磁路进行分析。通常采用的方法为互感模型，其互感参数由互感耦合系数与原边副边的电感决定。目前，在CPT系统应用场合，通常是一个或多个副边拾取线圈与同一个原边线圈耦合，形成一个分布式系统.例如导轨式CPT系统。由于传统的互感系数考虑的足系统总的磁感应效率，不能提供每个不同结构的副边拾电器参数，不能将拾电器独立于系统考虑.无法实现拾电器和原边电缆的分开独立设计，造成系统分析设计困难。
针对上述问题，提出了一种新的磁感应系数和基于恒流源电路的互感模型。采用该模型实现了原副边磁感应结构设计的解耦。基于这种新的磁感应系数，分析了系统整体特性.但未独立分析原副边各自能效特性，同时引入的导体间互感耦合系数（Inier conductor couplingfactor，ICCF）和磁阻难以理论计算，具有一定的局限性。
为了实现磁感应结构能效设计，提供功率和效率在磁耦合结构上的优化原则和方法，本文提出了一种适用于分布式CPT系统能效计算的新方法，完成了原、副边解耦和独立的能效设计。全面分析了绕组匝数、品质因数、截面积等磁耦合结构参数与功率和效率的关...
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