基于電磁感應(yīng)原理的水下非接觸式電能傳輸技術(shù)研究.pdf

1、水下機(jī)電設(shè)備的電能傳輸是深海資源勘探中必須解決的問題。目前普遍采用接觸式電能傳輸方法，然而為了適應(yīng)惡劣的深海環(huán)境而設(shè)計(jì)的復(fù)雜密封結(jié)構(gòu)使其接口會出現(xiàn)嚴(yán)重磨損并存在漏電隱患。非接觸式電能傳輸技術(shù)（CLPT)由于其獨(dú)特的優(yōu)勢，有望成為解決上述問題的有效手段。
　　 CLPT系統(tǒng)基于電磁耦合原理對機(jī)電設(shè)備輸電，實(shí)現(xiàn)了電源和負(fù)載的電氣隔離。與接觸式方法相比，CLPT方法避免了電擊、漏電等危險(xiǎn)，而且不需要復(fù)雜的密封工藝。其關(guān)鍵技術(shù)在于，解決

2、系統(tǒng)耦合系數(shù)低導(dǎo)致的傳輸能力受限制、海水導(dǎo)電性引起的系統(tǒng)能量損耗、深海高壓與水流沖擊引起的系統(tǒng)參數(shù)變化，以及電磁屏蔽、系統(tǒng)穩(wěn)定性等問題。本文即針對上述問題進(jìn)行系統(tǒng)討論。
　　 建立非接觸式電能傳輸系統(tǒng)的互感模型和勵(lì)磁模型，分析系統(tǒng)傳輸特性，討論不同的補(bǔ)償結(jié)構(gòu)對系統(tǒng)傳輸?shù)挠绊懀瑥亩笇?dǎo)補(bǔ)償方式的選擇．建立電磁耦合系統(tǒng)在深海環(huán)境中的渦流場模型，并對耦合器參數(shù)、能量損失、電磁屏蔽等進(jìn)行有限元分析，從而實(shí)現(xiàn)對頻率及耦合器結(jié)構(gòu)的優(yōu)化。應(yīng)用

3、磁阻建模方法，建立耦合器磁路模型，分析在深海高壓環(huán)境以及磁芯偏心條件下的勵(lì)磁電感、耦合系數(shù)等參數(shù)的變化，為系統(tǒng)穩(wěn)定性分析提供依據(jù)。
　　 基于上述分析，設(shè)計(jì)深海非接觸式電能傳輸系統(tǒng)的電路、磁路結(jié)構(gòu)，并制作原型樣機(jī)。根據(jù)電磁耦合器的電氣特性和樣機(jī)的磁芯線圈結(jié)構(gòu)，建立線圈功率損失模型，提出耦合器線圈匝數(shù)優(yōu)化方法。并通過實(shí)驗(yàn)，分別對耦合器在海水導(dǎo)電環(huán)境下的傳輸能力、40MPa高壓環(huán)境和耦合器對接偏心，電磁屏蔽情況下的功率傳輸進(jìn)行測試．