专利名称：高液压腔室内外非接触式电能传输系统及其传输方法
技术领域：
本发明涉及电能传输系统技术领域，具体涉及ー种高液压腔室内外非接触式电能传输系统及其传输方法。
背景技术：
在高液压等特殊试验条件下，传统的有线供电模式受到了很大程度的限制，其安全性和耐用性受到了严峻的考验，漏电、磨损和维护成本过高等问题随之而来。
发明内容
为了解决上述现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供ー种高液压腔室内外 非接触式电能传输系统及其传输方法，本发明传输系统及其传输方法，将电能转化为可以通过空间传递的磁场能量，输送进腔室空间内部，再通过能量形式的转化，转化为相应的电能形式，供给用电负载，实现了隔物供电，解决了有线供电模式受到限制的问题，还使得系统的美观性，密封性得以提高。为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是ー种高液压腔室内外非接触式电能传输系统，包括降压变压器2，和降压变压器2原边相电连接的电源I，和降压变压器2副边相电连接的整流-逆变模块3，整流-逆变模块3的输出端和松耦合变压器4-6的原边4相电连接，松耦合变压器的副边6通过整流稳压模块15和负载7相电连接，所述松耦合变压器4-6原边4是由ー个线圈8或多个线圈8并联组成，线圈8是由铁氧体铁芯14和其上绕制的多匝第一漆包线10组成，并联后的线圈组和不同电容值的多个电容相串并联组成的电容组13相串联，副边6由多个铁氧体棒9和其上绕制的多匝第二漆包线11组成。所述线圈8为U型。当使用本系统的腔室为圆柱形时，所述多个线圈8的U型底部间互相留有间隙，使线圈8间相互成预设角度12。所述角度12为10 30°。所述铁氧体铁芯14为PC-40 Mn-Zn铁氧体铁芯，相对磁导率μ r为2300。所述整流-逆变模块3的整流部分直接使用现成的整流模块，逆变部分采用由UC3875芯片控制的相移式控制电压的零电压电流软开关逆变电路，逆变频率选取25KHz，电压有效值为50V。所述高液压腔室内外非接触式电能传输系统的传输方法，所述电源I先通过降压变压器2变为交流エ频电压，再通过整流-逆变部分3的整流部分变为直流电能，再将直流电能通过逆变部分将直流电逆变为高频交流电，然后把高频交流电通入松耦合变压器4-6的原边4线圈中，线圈产生同频的交变磁场并通过奥氏体不锈钢壁5向副边6方向发射，副边6将接收到的交变磁场转换为交流电能，再通过整流稳压模块15进行整流、滤波、稳压转换为适合腔体内用电负载的电能形式。
所述的高频交流电为25KHz。本发明和现有技术相比，具有如下有益效果I、本发明传输系统及其传输方法，将电能转化为可以通过空间传递的磁场能量，输送进腔室空间内部，再通过能量形式的转化，转化为相应的电能形式，供给用电负载，实现了隔物供电，解决了有线供电模式受到限制的问题，还使得系统的美观性，密封性得以提闻。2、线圈8采用U型铁芯有助于形成磁场回路，提高磁场利用率，从而提高整个系统的能量传输效率。3、多个线圈8的U型底部间互相留有间隙，使线圈8间相互成预设角度，线圈之间的相对位置以保证传输效率最佳为准则，使得发射的磁场最大程度地被副边接收。
4、Mn_Zn铁氧体是高频变压器专用铁芯，其适用频率高于普通エ频变压器用铁芯，相对于エ频变压器用铁芯而言，其涡流损耗更小，更加适合与高频环境下使用；相对磁导率高，可以使得原边的激励电流和匝数都适当地减小，从而減少成本和降低难度。5、UC3875芯片是相移控制全桥变换电路的广泛使用的芯片，它具有可对全桥开关的相位进行移动，实现定频脉宽调制控制；零电压电流软开关技术的使用，可以大幅减小晶闸管的开关损耗，提闻管子使用寿命，降低能量损耗，提闻变换效率；50V的电压有效值的选择是与原边阻抗相匹配，使得激励电流为合适的值，从而使铁芯工作在合理的刺传导范围。6、25KHz的变换频率既有效提高了能量在空气中的密度，又不至于由于频率过高导致开关损耗过大及与其他设备不能匹配的情況。7、此种传输方法既保证了能量的无线传输，又能使得整个系统的安全性，美观性有效提闻。
图I是发明系统结构示意图。图2是本发明松耦合变压器的结构示意图。
具体实施例方式下面结合附图对本发明作更详细的说明。如图I所示，本发明ー种高液压腔室内外非接触式电能传输系统，包括降压变压器2，和降压变压器2原边相电连接的电源1，和降压变压器2副边相电连接的整流-逆变模块3，整流-逆变模块3的输出端和松耦合变压器4-6的原边4相电连接，松耦合变压器的副边6通过整流稳压模块15和负载7相电连接。如图2所示，所述松耦合变压器4-6原边4是由ー个线圈8或多个线圈8并联组成，具体数量以及摆放方式取决于具体的工程需要，本实施例由2个线圈8并联组成，线圈8是由铁氧体铁芯14和其上绕制的直径为O. 5mm、100匝单层紧密绕制的第一漆包线10组成，本实施例铁氧体铁芯14为PC-40 Mn-Zn铁氧体铁芯，相对磁导率μ r为2300，并联后的线圈组和不同电容值的多个电容相串并联组成的电容组13相串联，副边6由多个高度为
2.5mm，直径为3mm、相对磁导率μ r为2000的铁氧体棒9和其上紧密绕制直径为O. 23mm、330匝的第二漆包线11组成，由于副边6的空间狭小，因此，副边6采用多个铁氧体棒9。本实施例优选线圈8为U型。使用本系统的腔室为圆柱形时，所述多个线圈8的U型底部间互相留有间隙，使线圈8间相互成10 30°的角度12。整流-逆变模块3的整流部分直接使用现成的整流模块，逆变部分采用由UC3875芯片控制的相移式控制电压的零电压电流软开关逆变电路，逆变频率选取25KHz，电压有效值为50V。本发明高液压腔室内外非接触式电能传输方法，将220V、50Hz市电先通过降压变压器2变为合适的交流エ频电压，再通过整流-逆变部分3的整流部分变为直流电能，再将直流电能通过逆变部分逆变为50V、25KHz高频交流电，然后把50V、25KHz高频交流电通入 松耦合变压器4-6的原边4线圈中，线圈产生同频的交变磁场并通过奥氏体不锈钢壁5向副边6方向发射，副边6将接收到的交变磁场转换为交流电能，再通过整流稳压模块15进行整流、滤波、稳压转换为适合腔体内用电负载的电能形式。
权利要求
1.ー种高液压腔室内外非接触式电能传输系统，包括降压变压器(2)，和降压变压器(2 )原边相电连接的电源(I)，和降压变压器(2 )副边相电连接的整流-逆变模块(3 )，其特征在于整流-逆变模块(3)的输出端和松耦合变压器(4-6)的原边(4)相电连接，松耦合变压器的副边(6)通过整流稳压模块(15)和负载(7)相电连接，所述松耦合变压器(4-6)原边(4)是由ー个线圈(8)或多个线圈(8)并联组成，线圈(8)是由铁氧体铁芯(14)和其上绕制的多匝第一漆包线(10)组成，并联后的线圈组和不同电容值的多个电容相串并联组成的电容组(13)相串联，副边(6)由多个铁氧体棒(9)和其上绕制的多匝第二漆包线11)组成。
2.根据权利要求I所述的传输系统，其特征在于所述线圈(8)为U型。
3.根据权利要求2所述的传输系统，其特征在于当使用本系统的腔室为圆柱形时，所述多个线圈(8)的U型底部间互相留有间隙，使线圈(8)间相互成预设角度(12)。
4.根据权利要求3所述的传输系统，其特征在干所述角度(12)为10 30°。
5.根据权利要求I所述的传输系统，其特征在于所述铁氧体铁芯(14)为PC-40Mn-Zn铁氧体铁芯，相对磁导率μ r为2300。
6.根据权利要求I所述的传输系统，其特征在于所述整流-逆变模块(3)的整流部分直接使用现成的整流模块，逆变部分采用由UC3875芯片控制的相移式控制电压的零电压电流软开关逆变电路，逆变频率选取25KHz，电压有效值为50V。
7.权利要求I至6任一项所述高液压腔室内外非接触式电能传输系统的传输方法,所述电源(I)先通过降压变压器(2 )变为交流エ频电压，再通过整流-逆变部分(3 )的整流部分变为直流电能，再将直流电能通过逆变部分将直流电逆变为高频交流电，然后把高频交流电通入松耦合变压器(4-6)的原边(4)线圈中，线圈产生同频的交变磁场并通过奥氏体不锈钢壁(5)向副边(6)方向发射，副边(6)将接收到的交变磁场转换为交流电能，再通过整流稳压模块(15)进行整流、滤波、稳压转换为适合腔体内用电负载的电能形式。
8.根据权利要求7所述的传输方法，其特征在于所述的高频交流电为25KHz。
全文摘要
一种高液压腔室内外非接触式电能传输系统及其传输方法，该系统包括降压变压器，和降压变压器副边相电连接的整流-逆变模块，其输出端和松耦合变压器原边相电连接，其副边通过整流稳压模块和负载相电连接，松耦合变压器原边是由一个线圈或多个线圈并联组成，并联后的线圈组和多个电容相串并联组成的电容组相串联；传输方法为将市电先通过降压变压器变为交流工频电压，再通过整流-逆变转换为高频交流电，然后通入松耦合变压器的原边线圈中，线圈产生同频交变磁场并通过奥氏体不锈钢壁向副边发射，副边再转换为交流电能，再通过整流稳压模块转换为适合腔体内用电负载的电能形式；实现了非接触式电能的隔物传输，实现了对液压腔室内的安全、稳定供电。
文档编号H02J17/00GK102684321SQ20121013970
公开日2012年9月19日 申请日期2012年5月8日 优先权日2012年5月8日
发明者冯勃, 安增勇, 张舒文, 徐明龙, 敬子健 申请人:西安交通大学