储能式轨道列车非接触牵引供电系统设计与效率优化

U223.2%U231.8; [目的]非接触供电方式凭借其原副边线圈无直接电气接触的优点,目前在轨道交通行业内有探索性的应用.大功率、高频化的应用场景给非接触供电系统的设计、器件选型及耦合机构的设计带来了一定的难度,需要对其设计方案及效率进行优化.[方法]针对轨道交通应用场景,介绍了基于LCC-S型补偿拓扑的非接触牵引供电系统的系统结构,设计了 250 kW非接触供电系统,原边线圈与副边接收线圈均采用双D形线圈.研究了耦合线圈的互感及磁性材料的损耗等因素对系统效率的影响,建立了系统的电路模型及耦合线圈模型.基于模型对系统进行了仿真,对副边线圈不同区域的磁芯厚度进行了参数优化.搭建了非接触牵引供...

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Published in城市轨道交通研究 Vol. 27; no. 4; pp. 80 - 84
Main Authors 杨鹏, 李美征, 陈敬东, 田裕鹏, 李东义
Format Journal Article
LanguageChinese
Published 中车青岛四方车辆研究所有限公司,266031,青岛 2024
Subjects
contactless power supply
轨道列车
效率优化
traction power supply
rail train
efficiency optimization
牵引供电
非接触式供电
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ISSN1007-869X
DOI10.16037/j.1007-869x.2024.04.015

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Summary:U223.2%U231.8; [目的]非接触供电方式凭借其原副边线圈无直接电气接触的优点,目前在轨道交通行业内有探索性的应用.大功率、高频化的应用场景给非接触供电系统的设计、器件选型及耦合机构的设计带来了一定的难度,需要对其设计方案及效率进行优化.[方法]针对轨道交通应用场景,介绍了基于LCC-S型补偿拓扑的非接触牵引供电系统的系统结构,设计了 250 kW非接触供电系统,原边线圈与副边接收线圈均采用双D形线圈.研究了耦合线圈的互感及磁性材料的损耗等因素对系统效率的影响,建立了系统的电路模型及耦合线圈模型.基于模型对系统进行了仿真,对副边线圈不同区域的磁芯厚度进行了参数优化.搭建了非接触牵引供电系统试验平台,并进行了 250 kW功率等级的试验,以验证本优化方法的有效性.[结果及结论]仿真与试验结果验证了该优化方法的有效性与可行性,磁芯布局的优化措施可有效保证线圈互感并降低磁芯损耗.系统具备了额定工况250 kW大功率输出的能力.在气隙高度为70 mm、80 mm下,系统的静态工作效率及动态工作效率均大于90％.
ISSN:1007-869X
DOI:10.16037/j.1007-869x.2024.04.015