【摘要】：傳統(tǒng)的沿軌道短程往返運(yùn)行的小車主要采用電纜供電或者拖鏈系統(tǒng)供電,但是小車往返運(yùn)動(dòng)會(huì)產(chǎn)生電纜彎折、拖鏈系統(tǒng)卡槽等問題。使用磁感應(yīng)耦合式非接觸電能傳輸技術(shù)(Magnetic-inductively Contactless Power Transfer,MCPT)供電可以有效解決上述問題,由于發(fā)射側(cè)和接收側(cè)之間沒有電氣接觸,因此可以減少因小車往返運(yùn)動(dòng)造成的電纜彎折、磨損等。但是,電動(dòng)機(jī)在起動(dòng)到穩(wěn)態(tài)運(yùn)行的過程中,等效阻抗或功率會(huì)發(fā)生明顯變化,對(duì)供電的平穩(wěn)性帶來不利影響。以沿軌道短程往返運(yùn)動(dòng)設(shè)備非接觸供電系統(tǒng)輸出電壓的平穩(wěn)性為研究對(duì)象,本文闡述了課題的研究背景和國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀。介紹了為沿軌道短程往返運(yùn)動(dòng)設(shè)備非接觸供電系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu),分析了造成輸出電壓不平穩(wěn)的原因。研究了高頻逆變電路,設(shè)計(jì)制作了兩種不同的高頻逆變電路。一種基于UC3875芯片和IR2110芯片,特點(diǎn)是頻率可調(diào),但是輸出功率不能達(dá)到2kW,長(zhǎng)時(shí)間工作時(shí)系統(tǒng)的工作頻率會(huì)發(fā)生漂移。另一種是基于UC3875芯片和HCPL-3120芯片,并采用晶振分頻技術(shù)保證逆變電路的頻率穩(wěn)定且分檔可調(diào),該逆變電路工作時(shí)輸出電壓穩(wěn)定,功率可達(dá)2kW以上。研究了補(bǔ)償結(jié)構(gòu)�；诨ジ性�,通過分析SS、SP、PS、PP四種補(bǔ)償結(jié)構(gòu)輸出電壓與接收側(cè)負(fù)載的關(guān)系,提出了發(fā)射側(cè)采用LCL梯形補(bǔ)償、接收側(cè)采用串聯(lián)電容補(bǔ)償(即LCL-C補(bǔ)償)的補(bǔ)償方式,進(jìn)行了詳細(xì)的理論分析,指出了該補(bǔ)償方式具有輸出電壓平穩(wěn)即輸出電壓不隨接收側(cè)負(fù)載的變化而變化的特點(diǎn)。研究了耦合機(jī)構(gòu),分析了幾種常見的用于MCPT技術(shù)的耦合機(jī)構(gòu),說明了這些耦合機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)和不足。設(shè)計(jì)了一種正對(duì)式跑道形耦合機(jī)構(gòu),以保證互感和耦合系數(shù)在接收側(cè)小車沿固定軌道運(yùn)動(dòng)的過程中基本不變。提出了衡量輸出電壓平穩(wěn)性的指標(biāo)——輸出電壓跌落比,即在輸入電壓恒定時(shí),系統(tǒng)輸出電壓因接收側(cè)負(fù)載的變化而產(chǎn)生的下降比。采用仿真和實(shí)驗(yàn)的方式,以輸出電壓跌落比為指標(biāo)驗(yàn)證了所選擇補(bǔ)償結(jié)構(gòu)以及所制作耦合機(jī)構(gòu)的有效性。采用基于節(jié)點(diǎn)電壓方程的LTSPICE對(duì)所選的補(bǔ)償結(jié)構(gòu)進(jìn)行了仿真,證明了本文所選的補(bǔ)償結(jié)構(gòu)具有在接收側(cè)負(fù)載劇烈變化時(shí)輸出電壓跌落比小的特點(diǎn)。搭建了實(shí)驗(yàn)樣機(jī),在耦合線圈發(fā)射側(cè)選取了8個(gè)位置進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)。結(jié)果表明:本文設(shè)計(jì)的沿軌道短程往返運(yùn)動(dòng)設(shè)備非接觸供電系統(tǒng)可以驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)提升重達(dá)1噸的物體。此時(shí),系統(tǒng)的輸出功率大于2kW,效率大于80%,輸出電壓跌落比僅為13%。
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TM724

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2682786