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防水电子秤非电气接触式供电系统研究

作　者: 娄晓娜
导　师: 王直杰
学　校: 东华大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: 非电气接触式供电可分离式变压器软开关技术电压电流反馈控制应答式识别电路
分类号: TH715.193
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要

本文针对目前防水电子秤发展对供电系统提出的需求,通过分析现行的非电气接触式能量传输技术、电能存储技术、开关电源技术及电力电子技术等高新技术的发展状况,提出并设计了采用非电气接触式供电技术为电子秤供电的方案,即将电子秤的供电端与电子秤体分开,能量存储装置密封在电子秤内,供电端通过电磁耦合的方式在电子秤体外进行全隔离式供电。这种设计使电子秤体可以从机构上做到完全密封隔离,当供电导线受到机械拖拉时,导线脱落自行断电,不会将秤体拖落,也不会造成供电线损坏,从而实现真正的防水特性和安全性。在研究了非接触式能量传输、开关电源等关键性技术原理的基础上,本文首先对防水电子秤非电气接触式供电系统分别从能量传输角度、反馈控制角度进行总体方案设计,接着对其中一些关键模块进行了详细研究与设计:(1)首先对非电气接触式供电系统的核心部分——可分离式变压器进行研究设计,包括研究了可分离式变压器的磁路等基本特性、互感等效模型、变换器副边等效电路及系统的阻抗等,进一步讨论了补偿电路方案及适用领域,最后参考高频变压器的AP设计方法,对总体设计中提出的三种设计方案中的可分离式变压器参数进行计算,并通过仿真实验定性分析了气隙、频率以及绕组等参数对可分离式变压器电能传输性能的影响;(2)考虑到工频条件下,可分离式变压器耦合性能差、传输效率低的问题,研究设计了促进功率变换的高频逆变模块,完成了其拓扑结构、开关频率、占空比等电路参数和器件的选型设计,并研究了软开关技术的应用,通过仿真验证软开关技术对减小开关管功率损耗的作用;(3)针对防水电子秤供电需要比较精准的电压,并且需要对输出电流进行监控,本文在分析了非电气接触式供电系统反馈控制构成的基础上,对电压电流反馈控制的具体电路进行设计,将输出的电压、电流信号通过无线传输的方式反馈给供电端微处理器;(4)考虑到供电端上可能放置非电子秤的铁磁性物质(称为假副边)形成涡损能量聚积导致危险情况发生,且为了避免供电端与电子秤位置没有对准时,产生非正常耦合,本文设计了应答式识别电路,采用发光二极管与接收管耦合或者编解码识别电路方案,在供电端与电子秤端之间做信息交互,只有当供电端接收到电子秤端发送来的信号并确认正确时,供电端才开始启动对电子秤的能量传输,增强了供电系统的安全性;(5)最后,本文对该供电系统中的整流滤波等其他模块及其他关键参数进行了讨论设计。总之,依托非电气接触式供电等高新技术设计的防水电子秤供电系统,克服了传统电能传输中的诸多不足,为电子秤供电提供了一种新方法;设计的应答式识别电路及反馈控制电路为防水电子秤的安全稳定性提供了保证,从而使高精度电子秤的设计得到了进一步提高。本文的研究工作为该新型供电系统的进一步研究与实现打下了良好的基础。

防水电子秤非电气接触式供电系统研究

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