非接触式电能传输技术概述-第3页-北极星输配电网

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对于大功率及小气隙场合，原副边均采用有磁芯变压器设计。大气隙及中低功率场合中通常使用无磁芯的空气变压器。例如，滑动变压器的使用可以为线性或圆周运动提供便利。CET系统的最终配置方案同时取决于负载数量，可能选择原边或副边具有多抽头的变压器。磁场耦合式CET技术主要有四种类型。

4.2 变流器及其补偿电路

二次侧串联补偿的优点是在其谐振频率处不产生反射电抗，而二次侧并联补偿在谐振频率处会反射容性电抗。二次侧并联补偿的可取之处是它不依赖于所连接的负载，以电流源形式输出，适合给电动汽车电池充电。然而，二次侧串联补偿更适合具有中间级直流电压母线的系统，例如用PWM变流器为变速交流电机供电。在这种情况下，应根据输出需求合理选择补偿电路拓扑。理论上讲，串联-串联型(Series-Series, SS)是最优拓扑，因为一次侧容抗独立于磁耦合强度和变换器负载，而其他三种拓扑都依赖于磁耦合强度。

4.3 谐振变流器的控制策略

磁场耦合式CET系统中谐振变流器的控制策略有多种方式。

在耦合系数与负载恒定的情况下，变流器通常采用固定开关频率的控制方式。在负载参数可变的情况下，需要在线监测开关频率并根据负载状况做出自适应调整。这种情况可以通过锁相环电路实现相位控制或峰值电流控制，也可以使用积分控制方法来实现可靠控制。

4.4级联式的旋转变压器

给工业机器人及操纵器供电的时候，通常采用下图所示的磁场耦合式CET系统。

对于第一个旋转变压器，电源侧经过交-直-交变换产生200-600V、20-60kHz的方波电压，并供给一次侧绕组。变压器二次侧与另一个交-直-交变换器相连，通过PWM调制生成可变频率的交流电压，并供给第一个三相电机。该变压器的二次侧同时与第二个旋转变压器的一次侧相连;而第二个旋转变压器通过类似的方式给第二个三相电机供电，并耦合到下一个旋转变压器。通过这种方式可以增加更多的变压器，并驱动整个机器人。类似的系统可以被应用于多层介质光盘的数据存储。不同的是，该数据存储系统的功率输出仅为20-30mW，而工业机器人驱动的功率一般为10-20kW。

4.5副边多绕组的变压器

采用多绕组变压器的CET方案可以同时为多个相互隔离且可移动的负载供电，具有较强的灵活性。多绕组变压器通常是副边采用多个绕组。

当需要使用稳定的交流/直流负载时，需要使用一个额外的逆变器或斩波器;此时会产生额外的损耗，导致系统效率下降。基于这个思路，研究人员提出了类似于“插头-插座”的方式：负载采用类似电流钳的方式与供电线缆进行无线连接。此外，德国ABB研发中心建立了一种适用于工厂的无线通讯与供电(WISA)系统，解决了传感器与执行机构的无线连接问题。在这种情况下，变压器一次侧采用无磁芯单绕组设计，并与分布式二次侧多绕组耦合，为每个传感器、执行器提供10mW的功率。

原标题：非接触式电能传输技术概述

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