- 頭條為解決自動導引車感應充電系統漏磁問題，西南交大學者提出新方法2022-08-09 作者：潘帥帥、麥瑞坤 等 | 來源：《電工技術學報》 | 點擊率：導語為解決目標三維空間漏磁問題，保證系統目標三維空間磁感應強度滿足安全標準，西南交通大學電氣工程學院、國家軌道交通電氣化與自動化工程技術研究中心的研究人員潘帥帥、麥瑞坤、徐葉飛、謝兆杰、王竹林，在2022年第5期《電工技術學報》上撰文，基于無源屏蔽線圈，提出了一種降低目標三維空間磁感應強度最大值的屏蔽線圈等效電抗優化方法。
感應電能傳輸（Inductive Power Transfer, IPT）系統具有安全、便捷、美觀等優點，已廣泛應用于消費電子產品、植入式醫療器件、電動汽車及軌道交通等領域。
自動導引車（Automated Guided Vehicle, AGV）因靈活性強、自動化程度高等優點在物流倉庫、港口碼頭等場合具有廣闊的應用。傳統插拔式AGV充電系統存在接觸火花、插拔繁瑣等問題，采用感應電能傳輸技術的AGV感應充電系統可避免這些問題。但AGV感應充電系統屬于磁場松耦合系統，不可避免地會在空間中產生漏磁。漏磁威脅生物體健康，干擾電磁敏感設備正常工作。
國際非電離輻射防護委員會在《ICNIRP Guidelines 2010》導則中指出，一般公眾若暴露于工作頻率介于3kHz~10MHz的系統中，系統磁感應強度應低于27μT。為促進感應電能傳輸技術在AGV充電系統中的應用，解決系統存在的漏磁問題刻不容緩。
常見的漏磁屏蔽方法大致分為兩類：削弱輻射源漏磁與阻斷漏磁輻射路徑。削弱輻射源漏磁包括改變耦合線圈結構，如采用BP線圈、DD線圈；改變耦合機構形狀，如采用I型、S型磁心；分段供電；改變線圈電流相位。阻斷漏磁輻射路徑包括采用高磁導率材料屏蔽、高電導率材料屏蔽、線圈屏蔽等，其中采用線圈屏蔽因占用空間少、發熱量低、無需復雜控制等優點得到廣泛研究。
目前，學者們主要從優化線圈結構參數、優化線圈電氣參數等方面開展線圈屏蔽研究。但是相關學者研究的磁屏蔽目標為空間中的點或二維平面，而三維空間磁屏蔽研究較為匱乏。
為解決目標三維空間漏磁問題，保證系統目標三維空間磁感應強度滿足安全標準，西南交通大學電氣工程學院、國家軌道交通電氣化與自動化工程技術研究中心的研究人員潘帥帥、麥瑞坤、徐葉飛、謝兆杰、王竹林，在2022年第5期《電工技術學報》上撰文，基于無源屏蔽線圈，提出了一種降低目標三維空間磁感應強度最大值的屏蔽線圈等效電抗優化方法。
該方法將目標三維空間均勻劃分為若干目標點（目標點越多，優化結果越精確，但耗時及成本也遞增），通過遍歷屏蔽線圈等效電抗使得所有的目標點磁感應強度最大值最低，此時屏蔽線圈等效電抗即最優等效電抗。
圖 實驗樣機
研究人員首先對含屏蔽線圈的IPT系統電路及磁場進行理論分析及推導，進而將漏磁屏蔽研究轉換為屏蔽線圈等效電抗優化研究；然后，采用所提出的屏蔽線圈等效電抗優化方法確定屏蔽線圈最優等效電抗，從而解決目標三維空間漏磁問題。
為驗證所提方法的有效性，研究人員搭建了800W實驗樣機，分別測得屏蔽線圈取最優等效電抗、非最優等效電抗時目標三維空間磁感應強度，并與無屏蔽線圈時目標三維空間磁感應強度對比。結果表明，僅當屏蔽線圈取最優等效電抗時，目標三維空間磁感應強度滿足安全標準，且較無屏蔽線圈時最大值下降53.40%、平均值下降58.15%，系統效率僅下降0.31%。
本文編自2022年第5期《電工技術學報》，論文標題為“自動導引車感應充電系統目標三維空間漏磁屏蔽”。論文第一作者為潘帥帥，1996年生，研究方向為無線電能傳輸技術。通訊作者為王竹林，1979年生，工程師，碩士，研究方向為無線電能傳輸技術及其應用。本課題得到了無線供電及其應用四川省青年科技創新研究團隊和磁浮列車感應式非接觸供電系統基礎理論和關鍵技術研究資助項目的支持。
