[发明专利]用于分析正交拾电器中耦合系数与功率之间关系的方法

摘要

本发明公开了一种用于分析正交拾电器中耦合系数与功率之间关系的方法，通过建立拾电器等效电路模型，推导出耦合系数与输出功率的关系，分析拾电器耦合系数小的原因，结合E型和U型拾电器副边线圈缠绕的特点，提出正交拾电器，采用第一个线圈绕在E型磁芯的中间芯柱上，第二个线圈垂直于第一个线圈绕在E型磁芯的两侧的结构，最后基于有限元仿真和实验验证了此方法能够提高拾电器的耦合系数和输出功率。提供了一种简单可靠的方法来解决自动导引运输车偏离轨道时引起拾电器耦合系数和输出功率下降的问题。

主权项

1.一种用于分析正交拾电器中耦合系数与功率之间关系的方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：第一步：建立感应耦合电能传输系统拾电器的电路模型选择常用的E型磁芯，建立E型拾电器的松耦合变压器结构模型；采用互感等效原理，建立E型拾电器的松耦合变压器互感等效电路模型采用原边串联、副边并联补偿拓扑结构，建立感应耦合电能传输系统E型拾电器的松耦合变压器等效电路型；对上述建立的模型进行分析，根据基尔霍夫电压定律和基尔霍夫电流定律，推导出拾电器输出的功率，将耦合系数带入拾电器输出的功率中，得到耦合系数与输出功率的关系式；第二步：建立松耦合变压器静磁场，分析松耦合变压器的耦合系数；建立E型松耦合变压器将磁场，分析E型松耦合变压器耦合系数低的原因；分析应用于自动导引运输车常用的E型和U型两种磁芯结构，磁芯不同则导轨布线的不同，将缠绕在磁芯上的线圈结合起来，采用第一个线圈绕在E型磁芯的中间芯柱上，第二个线圈垂直于第一个线圈绕在E型磁芯的两侧的结构，构成正交拾取结构；第三步：建立传统拾电器仿真模型，得到传统拾电器的耦合系数和输出功率；在Ansoft Maxwell仿真软件中建立传统拾电器二维仿真模型；在传统拾电器二维仿真模型中，建立静态场，通过改变拾电器相对于轨道的横向偏移距离，得到拾电器的耦合系数；在传统拾电器二维仿真模型中，通过外加的电路建立瞬态场，改变拾电器相对于轨道的横向偏移距离，得到拾电器的输出功率；第四步：建立正交拾电器的仿真模型，得到正交拾电器的耦合系数和输出功率；在Ansoft Maxwell仿真软件中建立传统拾电器二维仿真模型；在正交拾电器二维仿真模型中，建立静态场，通过改变拾电器相对于轨道的横向偏移距离，得到拾电器的耦合系数在正交拾电器二维仿真模型中，通过外加的电路建立瞬态场，正交线圈采用并联整流方式，两个线圈经过各自整流之后向负载供电，改变拾电器相对于轨道的横向偏移距离，得到拾电器的输出功率；第五步：对传统拾电器和正交拾电器进行实验；原边导轨线圈和副边线圈采用1200股的Litz线，使用JK2816C通用高频数字电桥测量原边和副边线圈的自感和互感，进而得到拾电器的耦合系数，通过开发的拾电器进行实验分析，拾电器每偏移一次，则记录一次拾电器的耦合系数和输出功率；如果实验和仿真结果能够很好的匹配，那就证明正交拾电器比传统拾电器有更强的横向偏移容忍度。