應(yīng)用于衛(wèi)星電源的可分離式變壓器設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、無線輸電是一種新型的電能傳輸方式，該方式打破了電能只能通過有線進(jìn)行傳輸?shù)乃季S定式，由于供電側(cè)和受電側(cè)沒有電氣連接，這從根本上消除了在插拔過程中或者特殊工作環(huán)境下產(chǎn)生電火花或者供電回路短路的可能性，從而避免了由此引起的災(zāi)難事故。本文提出將無線輸電技術(shù)應(yīng)用到衛(wèi)星的太陽電池陣-蓄電池組電源系統(tǒng)中，以解決影響航天器工作可靠性的固有瓶頸，針對(duì)系統(tǒng)中的核心電氣元件可分離式變壓器，開展了一系列的理論和實(shí)驗(yàn)研究。
　　本文首先介紹了課題的研究背景

2、、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢，具體介紹了非接觸式陽電池陣-蓄電池組電源系統(tǒng)的構(gòu)成、工作原理以及設(shè)計(jì)原則;之后闡述了可分離式變壓器的材料特性、磁路特性、傳輸特性和能量損耗特性，并通過建立互感等效電路模型，詳細(xì)推導(dǎo)出可分離式變壓器原邊輸入功率、副邊輸出功率以及傳輸效率的數(shù)學(xué)表達(dá)式，得出影響變壓器傳輸效率的外部工作和內(nèi)部結(jié)構(gòu)參數(shù);然后重點(diǎn)介紹可分離式變壓器的設(shè)計(jì)過程:首先選擇整體的磁芯結(jié)構(gòu)，通過建立二維軸對(duì)稱模型，采用有限元仿真分析方法，根據(jù)氣

3、隙大小對(duì)傳輸效率的影響程度選擇了柱面耦合式鐵芯結(jié)構(gòu);之后針對(duì)柱面耦合式的可分離式變壓器進(jìn)行進(jìn)一步設(shè)計(jì)，包括確定鐵鎳軟磁合金1J50作為鐵芯材料;利用磁路的歐姆定律推導(dǎo)出耦合系數(shù)的表達(dá)式，并根據(jù)表達(dá)式進(jìn)行磁芯窗口尺寸的優(yōu)化設(shè)計(jì)，提高了變壓器的耦合系數(shù);考慮集膚效應(yīng)的影響，選擇具體的利茲線規(guī)格;類比普通高頻變壓器繞組設(shè)計(jì)方法確定線圈匝數(shù)。之后建立優(yōu)化設(shè)計(jì)后的變壓器二維軸對(duì)稱模型，研究不同頻率和負(fù)載值對(duì)所設(shè)計(jì)變壓器傳輸效率的影響，確定變壓器最

4、佳工作頻率與帶負(fù)載值并得到相應(yīng)的傳輸效率。
　　最后，根據(jù)仿真設(shè)計(jì)得到的結(jié)構(gòu)尺寸，加工并制作出可分離式變壓器實(shí)驗(yàn)樣機(jī)，并對(duì)其進(jìn)行傳輸效率的驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明，所設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)的變壓器能夠在100V的高頻電壓下穩(wěn)定運(yùn)行，并且滿足傳輸效率不低于80％的設(shè)計(jì)指標(biāo);并進(jìn)一步通過實(shí)驗(yàn)對(duì)仿真結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果的誤差進(jìn)行分析，得出鐵芯材料中的磁滯損耗與渦流損耗是造成誤差的主要因素，并對(duì)變壓器鐵芯部分進(jìn)行均勻切塊，通過對(duì)比實(shí)驗(yàn)證明該方法可以有效減少較