基于電磁感應原理的水下非接觸式電能傳輸技術研究.pdf

1、水下機電設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，然而為了適應惡劣的深海環(huán)境而設計的復雜密封結構使其接口會出現(xiàn)嚴重磨損并存在漏電隱患。非接觸式電能傳輸技術（CLPT)由于其獨特的優(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電設備輸電，實現(xiàn)了電源和負載的電氣隔離。與接觸式方法相比，CLPT方法避免了電擊、漏電等危險，而且不需要復雜的密封工藝。其關鍵技術在于，解決

2、系統(tǒng)耦合系數(shù)低導致的傳輸能力受限制、海水導電性引起的系統(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)的互感模型和勵磁模型，分析系統(tǒng)傳輸特性，討論不同的補償結構對系統(tǒng)傳輸?shù)挠绊懀瑥亩笇аa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、電磁屏蔽等進行有限元分析，從而實現(xiàn)對頻率及耦合器結構的優(yōu)化。應用

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，設計深海非接觸式電能傳輸系統(tǒng)的電路、磁路結構，并制作原型樣機。根據(jù)電磁耦合器的電氣特性和樣機的磁芯線圈結構，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。并通過實驗，分別對耦合器在海水導電環(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行測試．