Bezstykowe zasilanie ruchomych, separowanych odbiorników energii elektrycznej. Cz. I : Dobór konfiguracji układu

• Autorzy: Piróg S. , Stala R. , Gąsiorek S.

Warianty tytułu

EN

An energy transmission system for separated movable electrical appliances. Part I: Configuration of the system

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule omówiono przekształtnik energoelektroniczny realizujący bezstykowe zasilanie ruchomych, separowanych odbiorników energii elektrycznej. Do bezstykowego przekazu energii wykorzystano transformator z rozdzielonym rdzeniem, którego jedna część jest zasilana przez falownik, a druga stanowi integralną część odbiornika. Sprzężenie pomiędzy uzwojeniami transformatora może zmieniać się w szerokim zakresie. Narzuca to konieczność kompensacji reaktancji rozproszenia uzwojeń, których wartość zmienia się w szerokim zakresie i nie jest znana. Kompensacja reaktancji rozproszenia uzwojeń transformatora możliwa jest poprzez szeregowe dołączenie kondensatorów do jego uzwojeń i zmianę częstotliwości napięcia zasilającego. Przedstawiono różne konfiguracje obwodu rezonansowego przeznaczonego do kompensacji reaktancji uzwojeń transformatora. Wskazano jedyną konfigurację, dla której napięcie wyjściowe przekształtnika może być utrzymywane na stałej wartości przy zmianach wzajemnego położenia części rdzenia. Przekształtnik przeznaczony jest do zasilania odbiorników odseparowanych, dlatego napięcie wyjściowe przekształtnika, ani żadne sygnały na stronie wtórnej nie mogą być wykorzystane przez układ regulacji. W artykule omówiono metodę analizy przebiegu prądu pierwotnego, która umożliwia dostosowanie częstotliwości pracy falownika do wartości zapewniającej eliminację spadku napięcia na kolejnych etapach transformowania energii.

EN

The paper presents a system of electrical energy transmission to separated, movable appliances. Energy is transmitted without galvanic contact, via inductive coupling between windings placed on separated movable parts of the core of a single-phase transformer. Primary winding is supplied by an inverter whilst secondary winding placed on different part of core is integral part of load. Coupling between the windings of the transformer changes in a wide range and is not known. The voltage on leakage inductances may reach high levels, thus the transformer is load and coupling sensitive. Leakage inductances may be compensated in resonance conditions created by adding series capacitances to the windings. There are described various types of resonant circuits intended for compensating the windings leakage inductances. There is pointed out the only configuration for which the system output voltage may be accurate controlled by changing frequency of the inverter that supplies the primary winding. In that configuration control of the output voltage may be realized without necessity of knowing leakage inductances of the transformer. The system supplies the separated appliances therefore the load voltage or other signals from secondary side may not be used for control circuit. It is presented primary current analyzing method that makes possible to adjust the inverter frequency to value that assure elimination of voltage dropping on every stage of energy transformation.

Słowa kluczowe

PL

przekształtnik energoelektroniczny; zmienne sprzężenie magnetyczne; rezonans szeregowy; bezstykowy przekaz energii

EN

resonant converte; loosely coupled transformer; series resonance

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przegląd Elektrotechniczny
• Rocznik: 2003
• Tom: R. 79, nr 5
• Strony: 326--333
• Opis fizyczny: Bibliogr. 9 poz., rys., wykr.

Twórcy

autor

Piróg S.

• Akademia Górniczo-Hutnicza, Katedra Automatyki Napędu i Urządzeń Przemysłowych

autor

Stala R.

• Akademia Górniczo-Hutnicza, Katedra Automatyki Napędu i Urządzeń Przemysłowych

autor

Gąsiorek S.

• Akademia Górniczo-Hutnicza, Katedra Automatyki Napędu i Urządzeń Przemysłowych

Bibliografia

• [1] Hiari J., Kim T.W., Kawamura A.: Practical Study on Wireless Transmission of Power and Information for Autonomous Decentralized Manufacturing System, IEEE Trans. on Industrial Electronics, 1999, 46, pp. 349-359
• [2] Jiang H.J., Maggetto G.: Identification of Steady-State Operational Modes of the Series Resonant DC-DC Converter Based on Loosely Coupled Transformers in Below-Resonance Operation, IEEE Trans. on Power Electronics, 1999, 14, pp. 359-371
• [3] Jiang H.J., Maggetto G.,: Steady-State Analysis of the Series Resonant DC-DC Converter in Conjunction with Loosely Coupled Transformers-Above Resonance Operation, IEEE Trans. on Power Electronics, 1999, 14, pp. 469-480
• [4] Joung G.B., Cho B.H.: An Energy Transmission System for an Artificial Heart Using Leakage Inductance Compensation of Transcutaneous Transformer. IEEE Trans. on Power Electronics, 1998, 13, pp. 1013-1022
• [5] Pedder A.G., Brown A.D., Skinner J.A.: A Contactless Electrical Energy Transmission System. IEEE Trans. on Industrial Electronics, 1999, 46, pp. 23-30
• [6] Piróg S., Stala R.: Układ bezstykowego przekazu energii elektrycznej bazujący na jednofazowym transformatorze z rozdzielonym rdzeniem. Identyfikacja stanu pracy układu. 24 Międzynarodowa Konferencja z Podstaw Elektrotechniki i Teorii Obwodów 23-26 maj 2001, Gliwice-Ustroń (24 IC-SPETO). Tom 2, str. 457-460.
• [7] Piróg S., Stala R.: A Resonant AC to DC Converter for Contactless Electrical Energy Transmission 14th International Conference on Electrical Drives and Power Electronics, Podbanské Slovak Republic (EDPE 2001). 3-5 October 2001, pp.382-387
• [8] Stala R.: Obwód rezonansowy układu bezstykowego przekazu energii elektrycznej bazującego na jednofazowym transformatorze ze zmiennym sprzężeniem magnetycznym. V Krajowa Konferencja Naukowa Sterowanie w Energoelektronice i Napędzie Elektrycznym (V SENE), ŁódźArturówek, 14-16 listopada 2001 r., Tom 2, str. 577-584.
• [9] Stala R.: A Resonant Circuit of an AC to DC Converter for Contactless Electrical Energy Transmission. EPE-PEMC 2002 Dubrovnik & Cavtat, 9-11 September 2002, pp.159