摘要：目前手机等掌上移动电子设备的无线充电设计多采用发射-接收线圈水平叠放布置方式。考虑到大量电子设备需要立式工作,单一的水平充电模式无法满足设备边工作边充电的需求,为此提出一种基于垂直中继线圈结构的无线电能传输系统。设计一种L形基座,利用基座侧面的发射线圈与底面中继线圈的配合,实现电子设备在基座上及其附近从水平到竖直范围内任意角度的无线充电,满足设备不同工作状态时的充电需求。首先采用等效电路模型对系统进行分析,得出传输功率及效率的影响因素;其次通过仿真研究了三种典型接收线圈位置系统的传输特性并通过实验验证了仿真结果;最后,利用仿真对中继线圈与发射线圈的相对位置进行优化,实验结果表明优化后的系统效率最大可提高6%。

摘要：分析了DG并网对配电网故障电流的影响,并提出一种改进保护方案。方案利用含DG配电网的故障电流特征,采用两侧电流的相角变化量作为判据进行故障定位,由始端保护装置实现主电源到DG接入点之间故障的判别。方案对电流幅值的精确度要求不高,能有效避免系统运行方式变化产生的影响,简单可靠;仅需要传输反映电流相角变化方向的数字信号和保护决策信号,对通信通道要求不高;仅需要采集故障前后的电流信息量,节省了电压互感器,对配电网而言具有良好的经济性。仿真实验证明其可行性。

摘要：无线电能传输技术基于其安全可靠的优点被应用于机器人的充电系统中,为提高系统的耦合性能和减小对线圈周围的电磁辐射,提出一种新型半包围磁芯结构的磁耦合谐振式无线充电系统。首先建立圆盘磁芯的磁路模型,推导系统耦合系数的磁路表达式,为磁芯设计提供依据,通过在发射端圆盘磁芯外边沿增加一定高度磁环来减小互耦区磁阻,同时在发射端磁芯中心挖空来增大自耦区磁阻;其次建立新型半包围磁芯的磁路模型,推导新型磁芯系统的耦合系数表达式,得到影响系统性能的3个结构参数(磁环壁厚度,磁环高度,磁芯内环半径);然后基于Ansys Maxwell建模仿真分析3个参数对系统耦合系数和电磁辐射的影响,并通过参数扫描优化磁芯结构参数;最后,通过搭建实验平台验证仿真结果的正确性。结果表明,新型半包围磁芯结构较圆盘磁芯的耦合系数最大可提高5.1%,线圈下方屏蔽效果提升了1.46倍。

摘要：磁谐振式无线电能传输基于高频交变磁场耦合,当有金属异物侵入时,异物产生的涡流效应会给系统带来不可忽视的安全隐患。目前无线电能传输系统金属异物的检测主要基于异物造成的功率损耗和热效应,存在延时性高、参数提取复杂等缺陷。在此背景下,提出一种基于三级线圈的新型金属异物定位检测系统,第1、2级线圈均由2个并列矩形单元检测线圈构成,两级线圈布置方向相互垂直,实现金属异物在充电范围四分之一区域内的简单定位;第3级线圈由刚好覆盖发射线圈的4个等腰三角形单元检测线圈构成,实现金属异物在充电范围八分之一区域内的定位检测。以发射线圈面积为340 mm×280 mm的无线电能传输系统为载体进行验证,实验结果表明:当检测阈值电压低至1.4 V时,该异物检测系统能够有效检测到边长仅为20 mm的正方体铁块。

摘要：为实现给多个小型电子设备灵活充电,此处设计了一种基于正六边形线圈单元结构的三层交错排布阵列式线圈结构。其主体结构为中间层布置一个线圈,首层与底层分别对称排布3个线圈,且每层线圈间两两解耦。采用部分元等效电路法(PEEC)提取正六边形线圈的电感参数,构建相邻线圈的交叉位置与互感的关系,模型计算表明,当相邻线圈间重叠尺寸为32.42 mm时,线圈实现解耦;在主线圈中设计串联的副线圈来实现单元线圈的耦合磁场均匀分布,该设计使单元线圈与负载间的互感提升约40%。最后提出一种负载坐标定位方法,通过定位负载中心与阵列交错线圈的位置,可启动单线圈、双线圈或三线圈发射模式,实验验证阵列结构可确保负载在不同位置时能够可靠供电。

摘要：为找到主要振动噪声源,为低振动噪声电动汽车内置式永磁同步电机（interior permanent magnet synchronous machine,IPMSM）的设计提供理论支持,该文建立多物理场永磁同步电机振动噪声分析模型,提出一种新的永磁同步电机振动噪声源分析方法。利用此方法首先理论分析PMSM电磁力波特征参数（力波阶数r,力波频率fr,力波幅值/reak r fP-）和各阶力波的谐波来源,建立一台IPMSM多物理场耦合振动分析有限元模型,计算其宽范围调速下振动噪声频谱特性,最后理论分析样机的主要振动噪声源。结果表明：该文样机的主要电磁振动噪声源是一阶齿谐波引起的0阶力波的12f频谱分量。最后通过实验验证了理论和有限元仿真结果。

摘要：地铁轨地绝缘损坏会导致过渡电阻降低,造成泄露地电流激增、地电位梯度升高等问题。首先,针对轨道局部绝缘损坏下沿轨过渡电阻呈连续分布的特性,提出并建立了轨地过渡电阻区段分布模型。然后引入列车快速牵引策略,构建了完整牵引周期的杂散地电流动态分布模型及地电位梯度模型,并基于分布参数理论将连续分布的电流等效为若干离散分布的点电流源。最后利用复镜像法求解格林函数的方法,计算分析全线动态杂散电流分布和动态地电位梯度分布。通过CDEGS软件对比验证了模型的准确性与优越性。算例结果表明,保持加速、减速区域较高的绝缘性能是降低直流牵引供电系统对附近地电位梯度影响以及减小土壤环境直流干扰的关键。

摘要：考虑多用户的用电特性有助于更好提升需求响应的实施效果。为此,对工业用户和商业、居民等中小型用户的用电特性进行研究,设计了工业用户负荷削减、负荷转移,并通过自备电厂参与需求响应的复合模型,以及中小型用户聚合商提供负荷削减和旋转备用的模型,并将这些模型融入含风电场的多机组日前调度规划系统之中。以系统总成本最小为目标,运用Gurobi软件对系统模型求解,验证多用户需求响应对系统优化运行的效果。算例分析表明,通过联合不同用户参与需求响应,能够进一步帮助系统节能减排、削峰填谷,并提高风电利用率。

摘要：磁耦合机构作为无线电能传输的核心部分,直接决定系统的传输性能。目前广泛采用加装磁芯来提高耦合机构的传输性能。然而加入磁芯后,线圈与磁芯的融合建模及协同设计问题,目前多依赖于电磁仿真软件及二维分区建模,该方法无法量化磁芯参数对系统传输性能的作用。此处基于部分元等效电路(PEEC)对磁芯进行建模,根据磁性材料特性分别从涡流、磁化强度两方面构建磁芯二元模型,并引入退磁因子对磁化强度模型进行修正。基于电场积分方程构建了以磁芯涡流、节点电压和磁化强度为未知量的解决矩阵,实现了线圈与磁芯融合建模。在融合建模的基础上,基于矢量磁位提取了带芯线圈的自感系数,将建模结果与商用仿真软件及实验进行对比,其误差控制在5%以内,验证了建模结果的准确性。带芯线圈自感参数量化了磁芯对线圈的附加耦合作用,为磁芯结构设计提供理论支撑。

摘要：双层螺旋结构的电磁超材料常常用于无线电能传输(WPT)中来提升其传输效率。当它以阵列形式处于WPT的高频磁场中时,其交流电阻及其带来的损耗不可忽略。为降低损耗,此处以双层螺旋结构的电磁超材料为基础,通过采用非均匀线宽设计的方式,提升了电磁超材料的品质因数,设计了一种新型的低损耗电磁超材料及其对应的混合电磁超材料阵列。对非均匀线宽结构的电磁超材料样品进行测试,实验结果证明相比均匀线宽结构,该非均匀线宽结构的等效电阻降低了约5.69%,等效电感上升了约2.49%,品质因数提升至556.87,损耗降低了20.17%。对应的混合电磁超材料阵列能够将WPT系统的效率提升33.06%。