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一种ICPT系统松耦合线圈最佳径距比的设计方法

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传统的感应耦合电能传输(ICPT)系统中,松耦合变压器接收线圈 Rx 的 半径与发射线圈 Tx 到接收线圈 Rx 之间的距离 h 的最佳比例系数,即径距比 γ 的求取, 是通过系统建模来推出 Tx 和 Rx 间的互感值,并辅以大量实验来获得的。针对这种缺 少理论依据并浪费人力、物力的问题,本文提出了一种通过仿真观察 Rx 中电流密度变 化规律来获得 Rx 半径与 h 比例系数的最佳值的设计方法。首先求取单管 ICPT 系统之 一次侧并联、二次侧并联(PP)结构下的系统去耦等效电路模型,据此推导出 Rx 上 的电流密度和互感 M、系统传输功率的关系;并通过公式分析,确定 Rx 电感 L1 与 Tx 电感 L2 的比值 a 和系统的耦合系数 λ 的取值,来确定在不同频率下 L1 和 L2 的值,从 而建立仿真模型,利用有限元仿真软件对 γ 的最优值进行研究。相比于通过线圈互感 值来优化线圈的方法,本文中的电流密度可以通过软件直接观测到,形象而且直观,节省时间和成本,有效提高设计效率。综合仿真结果确定了松耦合线圈最佳径距比γ,该参数与企业通过生产实践总结出的经验值相吻合。
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Recommended references: 李政泰,王春芳,魏芝浩,李聃.(2019).一种ICPT系统松耦合线圈最佳径距比的设计方法.电气工程学报.[ChinaXiv:201903.00011] (Click&Copy)
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[V1] 2019-03-05 16:13:16 chinaXiv:201903.00011V1 Download
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