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基于非接觸供電技術(shù)的礦井照明供電研究

文檔作者：劉志軍文檔來源：中煤科工集團(tuán)重慶研究院		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2023年02月02日
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《自動(dòng)化與儀器儀表)2013年第 期(總第169期)
基于非接觸供電技術(shù)的礦井照明供電研究
劉志軍
(中煤科工集團(tuán)重慶研究院 重慶，400000)
摘要：非接觸電能傳輸技術(shù)是電能傳輸領(lǐng)域的一個(gè)新的研究熱點(diǎn)。本文基于非接觸供電技術(shù)，對礦井照明供電系統(tǒng)
進(jìn)行研究，對系統(tǒng)采用的拓?fù)溲a(bǔ)償結(jié)構(gòu)以及輸出電壓穩(wěn)壓控制進(jìn)行分析與仿真研究，表明該技術(shù)可以應(yīng)用于礦井照明供電
系統(tǒng)，為以后新型礦井照明系統(tǒng)的設(shè)計(jì)研發(fā)奠定基礎(chǔ)。
關(guān)鍵詞：非接觸供電礦井照明供電拓?fù)溲a(bǔ)償輸出穩(wěn)壓
Abstract：Contactless Power Transfer technology is a new research hotspot in the field of power transmission．In the paper,
based on the non·contact power supply technology,study the mine lighting power supply system，and analysis the topological com—
pensation structure and the voltage control for output voltage stabilized of the system by simulation．The results shows that the Con·
tactless Power Transfer techn ology can be applied to mine lighting power supply system，and lay the foundation for the new mine
lighting system design development in future．
Key words：Contactless power transfer；Mine lighting power supply；Topological compensation structure；Output voltage stabi—
lized
中圖分類號(hào)：TM45 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1001-9227 (2013)05-0043-03
0 引 言
現(xiàn)在，電能領(lǐng)域采用的供電方式主要是用電設(shè)備通過電
纜、插頭等直接從電源獲取電能的供電模式，這樣的供電方式
技術(shù)上已經(jīng)非常的成熟。然而在一些特殊場合，這種供電方式
卻有著很多的缺陷。
煤礦是一個(gè)高危的行業(yè)。其作業(yè)場所的特殊性對礦井下供
電系統(tǒng)的可靠性、安全性、靈活性有著很高的要求。隨著煤礦
行業(yè)的現(xiàn)代化進(jìn)程，礦井的機(jī)械化和自動(dòng)化程度越來越高，使
得礦井下面的供電網(wǎng)絡(luò)越來越復(fù)雜，電纜接頭也越來越多。電
纜接頭是礦井供電網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)薄弱環(huán)節(jié)，對供電安全和礦井安
全有著至關(guān)重要的作用。電纜接頭故障引發(fā)的災(zāi)難已經(jīng)給國家
和企業(yè)造成了極大的人員和財(cái)產(chǎn)損失。
傳統(tǒng)的礦井下照明供電采用接觸式供電， 電纜接觸點(diǎn)極
多，由于礦井下滲水、巷道低矮等缺陷，使得照明電路具有一
定的安全隱患。同時(shí)，每次維護(hù)更換照明燈管都需要對供電網(wǎng)
絡(luò)進(jìn)行斷電，極大的增加了維護(hù)的成本和復(fù)雜性。本文將一種
新型供電方式，非接觸供電方式應(yīng)用到礦井照明電路的設(shè)計(jì)
中，提出一種新型礦井照明供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)。非接觸電能傳輸系
統(tǒng)中，供電電源和用電設(shè)備完全分離，實(shí)現(xiàn)了電源和用電設(shè)備
之間完全的隔離，具有安全、可靠、靈活、無損耗，無磨損，
無火花等優(yōu)點(diǎn)，較為完美的解決了電纜接頭帶來的多種隱患，
是一項(xiàng)值得在煤礦生產(chǎn)行業(yè)研究并推廣的新技術(shù) 。
1 非接觸供電原理
非接觸供電技術(shù)(Contactless Power Transfer)是一種
新型的電能傳輸技術(shù)，它基于電磁感應(yīng)原理，綜合利用現(xiàn)代電
收稿日期：201 3—06—1 3
作者簡介：劉志軍(1 984一)，男，碩士，主要研究方向?yàn)?
電力電子與智能控制技術(shù)。
力電子變換技術(shù)、磁場耦合技術(shù)及商步貞變換技術(shù)，在此基礎(chǔ)上
借助現(xiàn)代控制方法，實(shí)現(xiàn)用電設(shè)備以非接觸的方式從電網(wǎng)獲取
電能 】。非接觸電能傳輸系統(tǒng)原理圖如圖1所示。
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圖1 非接觸電 能傳輸系統(tǒng)原理圖
從圖1可以看出，非接觸電能傳輸系統(tǒng)工作原理為：工頻
交流電經(jīng)過整流濾波后，再通過高頻逆變裝置逆變成所需高頻
交流，高頻交流電經(jīng)能量發(fā)射機(jī)構(gòu)向外界發(fā)射電磁能量，通過
電磁感應(yīng)，能量拾取機(jī)構(gòu)中便產(chǎn)生相應(yīng)頻率的感應(yīng)電流，經(jīng)過
功率調(diào)節(jié)裝置調(diào)節(jié)后向多個(gè)電氣設(shè)備提供電能。
2 拓?fù)溲a(bǔ)償結(jié)構(gòu)分析
非接觸電能傳輸系統(tǒng)工作頻率為高頻，其原邊，副邊繞組
線圈為感性，消耗大量的無功功率。由于互感耦合率很低，因
此為了提高系統(tǒng)的能量傳輸功率和效率，需要對非接觸電能傳
輸系統(tǒng)原邊和副邊的勵(lì)磁電感進(jìn)行補(bǔ)償?，F(xiàn)在較為成熟的補(bǔ)償
結(jié)構(gòu)為靜態(tài)補(bǔ)償 。
靜態(tài)補(bǔ)償是指系統(tǒng)設(shè)計(jì)，根據(jù)系統(tǒng)的負(fù)載額定功率，初、
次級繞組線圈電感值和系統(tǒng)的工作頻率，計(jì)算出補(bǔ)償電容值。
這種補(bǔ)償方式簡單易行，系統(tǒng)的控制方法也較容易實(shí)現(xiàn) 。靜
態(tài)補(bǔ)償有串聯(lián)電容補(bǔ)償、并聯(lián)電容補(bǔ)償兩種形式，其結(jié)構(gòu)圖如
圖2所示。

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