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基于非接触供电技术的矿井照明供电研究

文档作者：刘志军文档来源：中煤科工集团重庆研究院		点击数：	更新时间： 2023年02月02日
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《自动化与仪器仪表)2013年第 期(总第169期)
基于非接触供电技术的矿井照明供电研究
刘志军
(中煤科工集团重庆研究院 重庆，400000)
摘要：非接触电能传输技术是电能传输领域的一个新的研究热点。本文基于非接触供电技术，对矿井照明供电系统
进行研究，对系统采用的拓扑补偿结构以及输出电压稳压控制进行分析与仿真研究，表明该技术可以应用于矿井照明供电
系统，为以后新型矿井照明系统的设计研发奠定基础。
关键词：非接触供电矿井照明供电拓扑补偿输出稳压
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
中图分类号：TM45 文献标识码：A 文章编号：1001-9227 (2013)05-0043-03
0 引 言
现在，电能领域采用的供电方式主要是用电设备通过电
缆、插头等直接从电源获取电能的供电模式，这样的供电方式
技术上已经非常的成熟。然而在一些特殊场合，这种供电方式
却有着很多的缺陷。
煤矿是一个高危的行业。其作业场所的特殊性对矿井下供
电系统的可靠性、安全性、灵活性有着很高的要求。随着煤矿
行业的现代化进程，矿井的机械化和自动化程度越来越高，使
得矿井下面的供电网络越来越复杂，电缆接头也越来越多。电
缆接头是矿井供电网络的一个薄弱环节，对供电安全和矿井安
全有着至关重要的作用。电缆接头故障引发的灾难已经给国家
和企业造成了极大的人员和财产损失。
传统的矿井下照明供电采用接触式供电， 电缆接触点极
多，由于矿井下渗水、巷道低矮等缺陷，使得照明电路具有一
定的安全隐患。同时，每次维护更换照明灯管都需要对供电网
络进行断电，极大的增加了维护的成本和复杂性。本文将一种
新型供电方式，非接触供电方式应用到矿井照明电路的设计
中，提出一种新型矿井照明供电系统设计。非接触电能传输系
统中，供电电源和用电设备完全分离，实现了电源和用电设备
之间完全的隔离，具有安全、可靠、灵活、无损耗，无磨损，
无火花等优点，较为完美的解决了电缆接头带来的多种隐患，
是一项值得在煤矿生产行业研究并推广的新技术 。
1 非接触供电原理
非接触供电技术(Contactless Power Transfer)是一种
新型的电能传输技术，它基于电磁感应原理，综合利用现代电
收稿日期：201 3—06—1 3
作者简介：刘志军(1 984一)，男，硕士，主要研究方向为
电力电子与智能控制技术。
力电子变换技术、磁场耦合技术及商步贞变换技术，在此基础上
借助现代控制方法，实现用电设备以非接触的方式从电网获取
电能 】。非接触电能传输系统原理图如图1所示。
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图1 非接触电 能传输系统原理图
从图1可以看出，非接触电能传输系统工作原理为：工频
交流电经过整流滤波后，再通过高频逆变装置逆变成所需高频
交流，高频交流电经能量发射机构向外界发射电磁能量，通过
电磁感应，能量拾取机构中便产生相应频率的感应电流，经过
功率调节装置调节后向多个电气设备提供电能。
2 拓扑补偿结构分析
非接触电能传输系统工作频率为高频，其原边，副边绕组
线圈为感性，消耗大量的无功功率。由于互感耦合率很低，因
此为了提高系统的能量传输功率和效率，需要对非接触电能传
输系统原边和副边的励磁电感进行补偿。现在较为成熟的补偿
结构为静态补偿 。
静态补偿是指系统设计，根据系统的负载额定功率，初、
次级绕组线圈电感值和系统的工作频率，计算出补偿电容值。
这种补偿方式简单易行，系统的控制方法也较容易实现 。静
态补偿有串联电容补偿、并联电容补偿两种形式，其结构图如
图2所示。

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