非接触式电能传输技术概述-第4页-北极星输配电网

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4.6 滑动变压器

基于滑动变压器的非接触电能传输系统通常应用于远距离供电，且滑动变压器的原边绕组较长。根据负载的运动形式，ICET系统可采用两种配置形式：对于线性移动负载，可采用加长环的形式;而对于圆周运动的负载，则采用圆周形式。二次侧绕组固定在可移动的磁芯上，副边变流器直接与二次侧绕组相连。这种磁芯的构造使二次侧绕组可在一次侧绕组形成的环路上自由移动，因此滑动变压器为构建长距离无线输电系统提供了可能。

考虑到磁性特性、机械特性，滑动变压器的磁芯通常包含多层非结晶或纳米晶磁性材料。然而，当负载具有宽动态范围特性时，磁芯的磁场惯性可能会造成问题：能量接收装置需要配备大型磁芯，因此二次侧的重量会增大。通常，一次侧绕组的长度一般为1-70m，输出功率为1-200kW。

4.7 应用范例：电动汽车V2G技术

V2G是Vehicle-to-Grid的简称，当混合电动车或纯电动车的电池需要充电时，能量从电网输送到电池;反之，在电动车停运的时候，可以进入放电模式，将电池储存的能量回馈至电网。随着新一代混合动力电动汽车(Hybrid Electric Vehicle, HEV)及插电式混合动力汽车(Plug-in HEV, PHEV)的发展，汽车通过插头从电网中取电变为现实;对于PHEV而言，通过电力电子系统可以实现V2G技术。V2G技术的大规模应用有利于分布式能源接入电网，因为电动汽车的蓄电池起到了削峰填谷的作用。蓄电池储存的能量巨大;在美国，当PHEV的市场渗透率为10%时，将会取代全国25%的发电装机容量。当然，这种设想依赖于基础设施的建设，包括充电桩、V2G接口、无线通信系统以及电网中的调度系统。

以15kW双向磁场耦合式CET系统为例进行举例说明。系统的配置方案如下图所示。

在电网侧的能量输入接口为三相PWM变流器。二次侧放置在电动汽车上，采用相同的变流器，并与电池组相连。由于原副边绕组之间的气隙很大，因此CET变压器运行时的磁耦合系数很小，其漏感值比传统变压器要大得多。这种变压器配置方案的结果就是：磁化电流增加，导致更高的变流器导通损耗，漏感增大导致了绕组损耗增大。为了解决这一问题，ICET系统通常采用谐振变换器，并对变压器的漏感进行补偿(电容Cr1和Cr2)，以提高系统的运行效率。

FPGA控制器中的算法由两部分组成：1)谐振变换器的积分控制，负责系统最大能量传输及过压/过流保护;2)控制能量在电网和电池组间的双向流动。只有当一次侧电流过零时，门极信号才会发生改变，因此积分控制方法可确保谐振变换器工作于谐振频率。

双向CET系统的开关频率为60kHz，气隙长度为23cm，P1rms=13.35kVA，实物图片如下。