松耦合变压器apdl
inp APD解读
EV
很小
K
APD频率特性
光生电子(空穴)穿过吸收区时间(\pi 层) e e,sat 2 雪崩过程建立产生EHPs的时间 m w GB 雪崩过程放出的空穴（电子）通过\pi区的时间 h h , sat 寄生RC时间 RC R C
InP APD 分类
44所、WTD已经量产
材料
InP/InGaAs APD InAlAs/InGaAs APD 平面结构 spectrolab、III-V lab
垂直进光
结构
台面结构 波导结构
耦合
侧面进光
44所、WTD已经量产
速率
2019/2/26
2.5GB/S 10GB/S WTD样品
平面结构
光通信 GPON /EPON /FTTX
APD应用领域
影响倍增M的因素-离化系数和厚度
InP 材料倍增特性 越薄，隧穿电流越明显
MOST III-V semiconductors 0.4 ≤ k≤2.5 电场 k 1
降低过剩噪声指数
FM
M2 M
2
1 k M 1 k 2 McIntyre’s model M
耗尽层仍为I 层，起产生一 次电子－空穴 对的作用。 增加了一个附加 层，倍增区或增 益区，以实现碰 撞电离产生二次 电子－空穴对。
吸收
外电场加速
APD工作过程
高电场区的雪崩电离，外电路形成倍增的光生电流。
APD雪崩离化
高电场下发生链式雪崩反应
APD倍增系数M
M = Ip / I0
IP--平均输出电流， I0-一次光生电流
光电流比暗流大
放大器噪声 S N 2q( I P I D ) BM 2 F ( M ) 2qI L B 4k BTB / RL
功率因数校正技术在松耦合电能传输系统中的研究
０ 引 言
作 为旋转 导 向智能钻 井 系统 的核心 部件 可控 偏 心 器 ，其 原理 是利 用 电机 泵产 生推 动 翼肋伸 缩 的动 力 ，当采 用 电机 泵 动／ 时 ， 电机泵 的 能量来 源于 井 ， Ｊ
ｌ 松耦合 电能 传输 系统的组成
松耦 合 电能传 输系 统是 根据 麦克 斯韦 电磁场 原 理 ，通 过 可 分 离变 压器 进 行 能量 的传递 ， 图１ 该 是
ｅ ｐ ｒ ｅ ｔ ｌ ｅ ｕｌ ｈ ｗ ｈ ｔ ｈ ｅ ｈ ｏ ｏ ｙ ｒ ｉｅ ｃ ｉ ｅ ｐ ｗｅ ｆ ｈ ｙ ｔ ｍ ｎ ｅ ｕ ｅ ｅ ｃ ｉ ｅ ｌ ｓ ｅ ｆ ｈ ｙ ｔ ｍ ． ｘ ｅ ｉ ｎ ａ ｓ ｔ ｓ ｏ ｔ ａ ｅ ｔ ｃ ｎ ｌ ｇ ａ ｓ ｓａ ｔ ｏ ｒｏ ｔ ｅ ｓ ｓｅ ａ ｄ ｒ ｄ ｃ ｓｒ ａ ｔｖ ｏ ｓ ｓｏ ｔ ｅｓ ｓ ｅ ｍ ｒ ｓ ｔ ｖ Ｋｅ ｒ ： ｏ ｓ ｌ ｏ ｐｌｄ； ｅ ａ ａ ｌ ｒ ｎ ｆ ｒ ｒ ｐ ｗｅ ｒ ｎ ｍｉ ｓｏ ｙ ｔ ｍ ； ｗｅ ａ ｔ ｒ ｏ ｒ ｃ ｉ ｎ ｙ ｗｏ ｄｓ ｌ ｏ ｅ ｙ ｃ ｕ ｅ ｓ ｐ ｒ ｂ ｅ ｔａ ｓ ｏ ｍｅ ； ｏ ｒ ａ ｓ ｓ ｉ ｎ ｓ ｓ ｅ ｐｏ ｒｆ ｃ ｏ ｒｅ ｔｏ ｔ ｃ
ｔ ｅ ｃ ｎ ｉｔ ｇ ｏ ｎ ｕ ｔｏ ｗｅ ｒ ｎ ｍｉ ｓｏ ｙ ｔ ｍ． ａ ｙ ｉ ｓ ｍａ ｅ ｔ ｈ ｒ ｉ ｇ ｐ ｉ ｃ ｐ ｅ ｏ ｏ ｒ ｆ ｃ ｏ ｏ ｒ ｃ ｉ ｎ ｃ ｒ ｕｉ ａ ｄ ｈ ｏ ｓｓｉ ｆ ｉ ｄ ｃ ｉ ｎ ｐｏ ｒｔａ ｓ ｓ ｉ ｎ ｓ ｓｅ Ａｎ ｌ ｓｓ ｗａ ｄ ｏ ｔ ｅ ｗｏ ｋ ｎ ｒｎ ｉ ｌ ｆｐ ｗｅ ａ ｔ ｒｃ ｒｅ ｔｏ ｉｃ ｔ ｎ ｎ ｐａ ａ ｅｅ ｓ ｅｅ ｔｏ ．Ｔｈ ｏ ｒ ｆ ｃ ｏ ｏ ｅ ｔｏ ｅ ｈ ｏ ｏ ｙ ｗａ ｐ ｌｅ ｎ ｌ ｏｓ ｌ ｏ ｐ ｅ ｗｅ ｒ ｎ ｍ ｉｓｏ ｙ ｔ ｍ．Ｓｉ ｌ ｔ ｅ ａ ｄ ｒ ｍ ｔ ｒ ’ｓ ｌ ｃ ｉ ｎ ｅ ｐ ｗｅ ａ ｔ ｒｃ ｒ ｃ ｉ ｎ ｔｃ ｎ ｌ ｇ ｓ ａ ｐ ｉｄ ｉ ｏ ｅｙ ｃ ｕ ｌ ｄ ｐｏ ｒｔ ａ ｓ ｓ ｉ ｎ ｓ ｓｅ ｍｕ ａ ｉ ｎ ｖ
基于ANSYS的松耦合变压器三维仿真研究
基于ANSYS的松耦合变压器三维仿真研究当今变压器领域已经发展到很成熟的阶段，轻量、高效、高密度是当今变压器发展目标。
在变压器产品研发中，利用有限元仿真软件，可以方便地改变变压器的结构参数，观察这些参数对变压器的影响。
ANSYS是世界上著名的大型通用有限元分析软件,也是中国用户最多、应用最广泛的有限元分析软件,它融结构、热、流体、电磁、声学等专业的分析于一体,可广泛应用于机械制造、石油化工、轻工、造船、航天航空、汽车交通、电子、土木工程、水利、铁道等各种工业建设和科学研究。
引言作为旋转导向智能钻井系统核心部件的可控偏心器，其原理是利用电机泵产生推动翼肋伸缩的动力, 当采用电机泵动力时，电机泵的能量来源于井下涡轮发电机。
由于可控偏心器的机械结构决定了电机泵要安装在不旋转套上，而发电机要安装在旋转的主轴上，这样就涉及到旋转和不旋转之间的能量传输问题。
以前一直采用的是接触式滑环能量传输方式,由于接触式滑环存在安装不方便、旋转时易磨损、易受到井下钻井液、水的腐蚀以及泥浆的影响等缺陷,迫切需要一种新的非接触式能量传输方式——松耦合电能传输技术。
作为松耦合电能传输技术的核心部分——松耦合变压器，对它的研究则显得尤为重要。
对于井下恶劣的环境以及空间等各方面因素的限制，我们对松耦合变压器的研究存在较大困难，而ANSYS的实体建模能力可以快速精确地模拟三维松耦合变压器。
ANSYS三维仿真无论是建模、网格划分还是后处理，都有它自己独特的优点，尤其是在后处理中，可以观察出各个方向的电磁力、磁感应强度、磁动势等。
下面就介绍ANSYS10.0软件在松耦合变压器中的三维仿真分析过程。
松耦合变压器的ANSYS三维仿真针对松耦合变压器，我们采用了磁矢量位方法进行仿真。
磁矢量位方法（MVP）是ANSYS 支持的三维静态、谐波和瞬态分析的两种基于节点分析方法中的一个。
基于ANSYS的松耦合变压器三维仿真研究
环 实 际尺 寸 可 建 立 三 维 模 型 。应 用 常数和单 元类 型等参数进行设置 。 Ａ ＹＳ ００的 Ｅ ｇ模 块 对 变 压 器 ＮＳ １ ． ｍａ 对 线圈 内阻 进行 电路 模型设 置 ，
１ｋ ｚ ０ Ｈ ，磁 环 中 间 气 隙 １ ｍｍ， 负 载 １０ ， ０ Ｑ ，在 一 个 正 弦 周 期 内用 １ ６个 载荷步 ，则 每个载荷 步 的时间间 隔为
６２ ｅ６ 。每个 载荷 步 又分 为 ５个 子 ．５ ．ｓ
进行 三维场 路耦合 仿真分 析 ，变 压器 电阻 的大 小由万 用表测得 。 物理模型如图 １ 所示 。分析过程如下 ： 次 级线 圈 加负 载 Ｒ３工作 型进 模型建立 完毕如 图 ３所示 。
圈实常数设置与材料 属性 设置如表 １ 、
表 ２ 。
建 立 电 路模 型
建立 独立 电压源 ，电压 设置为 正
弦电压源 。 并设置电压源的幅度 、 频率 、
实体 建 模
体 ，结 构 为 上 下 罐 状 磁 环 ，按 照 磁
松 耦 合 变 压 器 材 料 为 锰 锌 铁 氧 相位 等参 数。 建 立绞线 圈的 电路模 型 ，对 其实 图４ 磁 感 应 强 度 矢量 图
４
０
４
—
８
—
１２
—１ ６
．
１ ５ ２
．１ ０ ５
． ２ ６ ５
． ７ ８ ５
１． Ｚ５ Ｉ
Ｔ髓 Ｉ
图２ ＡＮＳ Ｓ－维 模 型 Ｙ －
图５ 次级负载感应电动势 曲线图
世 界 电 子 元 器 件 ２ １ ６ ｇｅ ｅ ｎｃｏｍ ０ ｃ．ｃｃ Ｏ．
2009非接触感应电能传输系统松耦合变压器参数设计
1
结构特点与工作原理
图 1 是非接 触感应电 能传输系 统的典 型结构 图。系统由原边电路和副边电路组成 , 原边电路与 副边电路通过松耦合变压器相联系。原边电路把电 能转换为磁场发射, 通过松耦合变压器到达副边电 路。副边电路由接收装置接收磁场能量, 并通过相 应的能量调节装置变换为负载可以直接使用的电能 形式 , 实现非接触感应电能传输。
U1 = j L 1 I 1 - j MI 2 副边绕组端电压为 U2 = j MI 1 - j L 2 I 2
( 1) ( 2)
3
参数设计
在非接触感应电能传输系统中 , 松耦合变压器
原、副边电路相互影响。其电能传输关系由多个参 数决定, 且这些参数相互制约。下文对松耦合变压 器的耦合系数、补偿拓扑等几个重要参数给出设计 方案。 3 1 耦合系数 变压器原、副边绕组的耦合系数为 K = M/ L 1L 2 ( 3) 耦合系数 K 表示变压器原、副边绕组的耦合 程度 , 与变压器铁芯材料、绕组的相对位置及气隙 大小有关。 3 1 1 变压器的铁芯材料 对非接触感应电能传输系统中松耦合变压器的 铁芯材料的选择 , 一般有以下几个要求: 要高 ; 磁导率
图 4 两种绕组放置位置示意图
实验表明 , 在相同的情况下 , 采用图 4( b) 方 式的耦合系数比图 4( a) 的高。在图 4( b) 所示方式 中, 原、副边绕组线圈接触比较紧密 , 磁力线可以 在原、副边绕组之间垂直的通过, 因此漏磁较少, 耦合系数较高。 3 1 3 气隙大小 气隙大小是松耦合变压器耦合系数的关键因素 之一。在非接触感应电能传输系统中 , 应根据变压 器气隙大小和变化范围选取合适的变压器结构和工 作状态, 使变压器在气隙规定变化范围内, 保证耦 合系数变化较小 , 保持较高的耦合系数, 这样有利 于系统的优化设计和效率的提高。 图 5 是样机耦合系数与气隙大小的变化关系。
松耦合全桥谐振变换器的原理分析与实现_张峰
尖峰，实现了软开关。但是，因其无功分量的比重较
大，增大了开关管的电流应力；并联补偿补偿了开关
管的电流分量，使初级无功分量大大降低，但它对开
关管的电压尖峰没有抑制作用。串并联补偿综合了两
者的优点，下面给出其具体的理论分析。
３ 电路分析
在松耦合全桥谐振变换器的原理分析中，对比分
析了初级采用串联补偿和初级采用串并联补偿时，次
Ｒ１２＋!２Ｌｐ２ !２Ｌｐ
（７）
初级电路发生并联谐振时，谐振频率为：
ｆ１＝
１
２# !ＬｅｑＣｍ
（８）
只要使该开关频率等于谐振频率就能实现无功
补偿，相同负载下的次级就能传输最大能量。
４ 实验验证
为了验证理论分析，并比较两种补偿方式对变
换器性能的影响，设计制作了一台 １ｋＷ 松耦合全桥
变换器的原理样机。表 １ 给出变换器在不同气隙和
松耦合全桥谐振变换器的原理分析与实现
功率传输比。此时，在次级功率相同的情况下，初级的
视在功率最小［３］。由于电路工作于谐振状态，绕组上的
电流为正弦波，故大大降低了电磁干扰。
当初次级都采用补偿措施时，该变换器是一个高
阶系统；当初次级补偿网络的品质因数选择得不合适
时，系统很可能不稳定［４］。由于初级补偿对整个电路的
ＶＴ２ 的驱动电压 ｕｇｓＶＴ２、初级补偿电感电流 ｉＬｒ、初级补 偿电容电压 ｕＣｒ、次级绕组电流 ｉＬｓ 和 ＶＴ１ 源极与 ＶＴ４ 漏极之间的电压 ｕＬｐ 及 ｕＣｒ 的实验波形。
电流流过体二极管，实现了零电流关断，从而有效利 用了初级绕组的漏感，实现了 ＺＣＳ，同时也解决了因 漏感引起的开关电压尖峰问题。图 ５ｃ，ｄ 分别示出气 隙为 ４ｍｍ 和气隙为 １０ｍｍ，初级采用串并联补偿时 的 ｕｇｓＶＴ２，ｉＬｐ，ｉＬｓ，ｕＣｒ 的实验波形。由图可见，两种气隙 下，开关管都实现了 ＺＣＳ，与初级只有串联补偿的相 比，次级电流峰值由 ４．６Ａ 升至 ７．８Ａ，流过初级绕组的 电流峰值有很大的增加，在相同负载下，串联补偿时 的能量传输能力明显增强。在相同次级电路的情况 下，初级谐振发生了变化，串联谐振部分的电感只有 初级的漏感。当气隙增大后，虽然互感值下降，但通过 合适的补偿仍能得到较高的功率传输比。图 ５ｅ 示出 两种气隙下效率 η随开关频率 ｆｓ 的变化曲线。由图可 见，效率在谐振频率处达到了最大，这也验证了上述 理论分析。当气隙变大时，耦合系数变低，在相同负载 和相同频率下，效率会随气隙的增大而降低。
基于松耦合变压器的小功率CPT系统
现 难度 都较 大 ， 目前 最 有 效 的 实 现方 式 是 第 四种方
式 。 以新西 兰奥 克 兰大 学 Ｂ ｙ ｏｓ教 授 为 首 的课 题 组
率先 提 出 了基 于 电磁 场 近场耦合 原 理 的非 接 触 电能 传输 技 术 ， 即感应 耦 合 电能 传 输技 术 。本 文 以感 应耦 合 电能传 输 理论 为 基 础 ， 计 了一 种 基 于松 耦 设 合变 压 器 的小 功 率 Ｃ Ｔ系 统 ， 级 回路 和次 级 回路 Ｐ 初 之 间采 用有 芯平 面 Ｐ Ｂ螺 旋 电感 线 圈 耦 合 。 系统 Ｃ 体积 很 小 ， 级 回路 可 内嵌 于手 机 、 ４等 ， 次 ＭＰ 省掉 了
１ 引 言
非接触 电能传输 （ Ｐ ） 指一 切借 助 某种 载 体 ＣＴ泛 实 现无 直接 电气 接触 的 电能传 输 。 由于不存 在物 理
上 的接触 它具 有无裸 露 导体 、 无接 触火 花 、 防水等 特
互 的 ， 过松 耦合 变压 器 的原 边 和 副边 线 圈 间 的 电 通 磁 场近 场耦合 实现 电能从 电源 系统 以非 电气直 接接 触 的方式 向一 个或 多个 用 电设 备传输 电能 。松耦 合 变压 器 的原 、 副边是 分离 的 ， 隙大 ， 气 漏感 大 ， 因此 不
能采 用 理想变 压器 模 型 来 描述 原 、 边 绕 组 电流 电 副
点 ， 以使 充 电安全 便捷 地进行 ， 可 因此成 为 电能传 输 领 域 的一 大 研 究 热 点 … 。 目前 实 现 电能 非 接 触 传 输 主要 有 四种方 式 ： 线 电波 、 波 、 辐 射 性谐 振 无 微 非 磁耦 合 和 电磁 场 近 场 感 应 耦 合 。 前 三 种 方 式 实
影响松耦合变压器性能的参数分析
影响松耦合变压器性能的参数分析摘 要传统的电能传输主要通过导线直接进行，在一般环境下这种方式合理有效，被广泛采用。
但是在一些特殊场合，如易燃易爆场合和水下系统，这种电能传输方式的安全性难以得到保证。
非接触电能传输系统利用电磁感应耦合技术与电力电子技术，避免了电能传输过程中裸露导体或产生电火花的问题，实现了电能的安全传输。
松耦合变压器是非接触电能传输系统中的关键部分。
在简单地介绍松耦合变压器的基本结构及工作原理的基础上，给出了松耦合变压器的互感等效模型。
由松耦合变压器的特点，对影响松耦合变压器耦合系数的磁芯材料、绕组位置、气隙大小等因素进行了分析。
针对不同的应用场合，对原副边进行了补偿设计，提高了电能传输效率和减小了供电电源的电压电流定额。
关键词：非接触能量传输；松耦合变压器；耦合系数；原副边补偿装订线The analysis of the parameters for affecting the loosely coupledtransformer performanceABSTRACTMost electrical equipment get the energy through plugs from source, this kind of energy transmission system is efficient and accepted widely. But it is unsafe at the special circumstance such as undersea applications and flammable environments. This paper describes a contact less power transmission system using isolation transformer, which is spark free and no uncovered conduct being exposed to the environments.Loosely coupled transformer is a key part in contact less in ductile power transfer system. For this reason, the fundamental structure and work principle of the loosely coupled transformer are introduced, and the circuit model of mutual inductance is established. Factors that affect the coupling coefficients of the loosely coupled transformer are studied, including magnetic material, location of windings and the width of air gap. Due to the leakage inductances, compensation is necessary to achieve the required power transfer capability. The level of compensation and compensation to apologies are discussed. The design proposal for main parameters of the loosely coupled transformer is suggested.Key word s: inductive power transfer; loosely coupled transformer ; coupling coefficient; primary and secondary compensation1 绪论从1840年发现利用电磁感应原理和导线可以传输电能至今，电能的传输主要通过导线直接进行，但是这种传统的电能传输方式存在很多弊端，例如，水下工作系统、化工、矿业、石油领域等，在传统的电能传输过程中，由于导线的裸露，故存在摩擦、磨损、漏电、火花等不安全因素，极易引起短路或者爆炸；移动设备如电车采用的是滑动接触，在其充电时会存在滑动磨损、积碳、导体裸露和接触火花等问题[1-5]。
基于D.D.D.型松耦合变压器的无线电能传输系统研究
电气传动2023年第53卷第10期ELECTRIC DRIVE 2023Vol.53No.10摘要：无线电能传输（WPT ）技术克服了传统有线输电过程对输电场地条件、维护便利性以及安全性的严苛要求，具有广泛的应用场景。
在WPT 技术中，原副边线圈间的抗偏移特性直接影响着系统电能传输的质量、效率及可靠性。
通过对松耦合变压器进行优化，设计相对应的补偿网络以增强系统的抗偏移特性及输出稳定性。
所设计的D.D.D.型松耦合变压器具有较强的抗偏移能力，并且具有良好的磁屏蔽特性。
在传统变压器等效模型基础上，考虑漏磁通的影响，提出了对称型并串联/串并联补偿拓扑结构。
通过调频控制，维持系统输入阻抗角为零，实现系统高效稳定的输出。
最后，为了验证理论分析，搭建了基于D.D.D.型松耦合变压器的250W 实验平台，系统效率达到了88%。
关键词：无线电能传输；松耦合变压器；抗偏移；PS/SP 补偿拓扑中图分类号：TM文献标识码：ADOI ：10.19457/j.1001-2095.dqcd24291Research on Wireless Power Transmission System Based on D.D.D.Loosely -coupled TransformerWANG Pengcheng 1，PAN Ligang 2，WANG Yijie 3（1.State Grid Hangzhou Xiaoshan Power Supply Company ，Hangzhou 311215，Zhejiang ，China ；2.Hangzhou Xinmei Power Equipment Manufacturing Co.，Ltd.，Hangzhou 311215，Zhejiang ，China ；3.School of Electrical Engineering and Automation ，Harbin Institute ofTechnology ，Harbin 150000，Heilongjiang ，China ）作者简介：王鹏程（1982—），男，硕士，高级工程师，Email ：***************基于D.D.D.型松耦合变压器的无线电能传输系统研究王鹏程1，潘立刚2，王懿杰3（1.国网浙江省杭州市萧山区供电有限公司，浙江杭州311215；2.杭州欣美成套电气设备制造有限公司，浙江杭州311215；3.哈尔滨工业大学电气工程及自动化学院，黑龙江哈尔滨150000）Abstract:The emergence of wireless power transmission （WPT ）technology overcomes the strict requirements of traditional wire transmission process on transmission site conditions ，maintenance convenience and security ，which has a wide range of application scenarios.In the WPT technology ，the misalignment tolerance characteristics between the primary and secondary coils directly affect the quality ，efficiency and reliability of the power transmission.The loosely-coupled transformer was optimized and the corresponding compensation network was designed to enhance the misalignment tolerance characteristics and output stability.The D.D.D.loosely-coupled transformer designed has strong misalignment tolerance ability and good magnetic shielding characteristics.Considering the influence of magnetic flux leakage ，a symmetric PS/SP topology was proposed based on the traditional transformer equivalent model.Through frequency modulation control ，the input impedance angle of the system was maintained to zero ，and the high-efficiency and stable output of the system was realized.Finally ，in order to verify the theoretical analysis ，a 250W experimental platform based on the D.D.D.loosely-coupled transformer was built ，and the system efficiency reached 88%.Key words:wireless power transmission （WPT ）；loosely-coupled transformer ；misalignment tolerance ；PS/SP compensation topology电能替代不可再生能源是实现“碳达峰”和“碳中和”的重要途径。
松耦合感应电能传输恒功率输出控制策略
引 起松 耦合 线 圈间 的互感 发生 变化 ， 导致 次级 回路的负 载功 率发 生 相应 变 化 。通过 对 松 耦合 感 应 电 能传 输 系统 的分 析 ， 对恒 功 率 无 线能 量传 输 的恒功 率补 偿策 略进 行 了研 究 ， 提 出 了两 种恒 功率 控 制策 略 。 同时 ， 利用 Ｐ ＷＭ 控制 实 现 了逆变 器 输 出 电压 的 自动 调 节 ，
ＰＷ Ｍ ｃ ｏ ｎ ｔ ｏｌ ｒ ；ｔ ｈ ｉ ｓ ｌ ａ ｉ ｄ ｔ ｈ ｅ ｆ ｏ ｕ ｎｄ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏｒ ｆ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｉ ｎ ｇ ｌ ｏ ａ ｄ ｃ ｏ ｎ ｓ ｔ ａ ｎ ｔ ｐ ｏ ｗｅ ｒ ｏ ｕ ｔ ｐ ｕ ｔ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｃ ｉ ｒ ｃ ｕ ｉ ｔ ． Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ： Ｗ ｉ ｒ ｅ ｌ ｅ ｓ ｓ ｅ ｎ ｅ ｒ ｙ ｇ ｔ ｒ ａ ｎ ｓ ｆ ｅ ｒ Ｃｏ ｎｓ ｔ ａ ｎ ｔ ｐ ｏ ｗｅ ｒ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ Ｐ Ｗ Ｍ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ Ｍｕ ｔ ｕ ａ ｌ ｉ ｎ ｄ ｕ ｃ ｔ ａ ｎ ｃ ｅ Ｆ ｅ ｅ ｄ ｂ ａ ｃ ｋ ｒ ｅ ｇ ｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｖｏ ｌ ｔ ａ ｇ ｅ ｓ ｔ ａ ｂ ｉ ｌ ｉ ｔ ｙ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ
ｍａ ｉ ｎ ｔ ａ ｉ ｎ ｅ ｄ ． Ｔｈ ｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｇ ｅ ｓ ｏ ｆ ｈｅ ｔ ｒ ｅ ｌ ａ ｔ ｉ ｖ ｅ ｐ ｏ ｓ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ｂ ｅ ｔ ｗｅ ｅ ｎ ｈｅ ｔ ｐ ｒ ｉ ｍａ ｒ ｙ ａ ｎ ｄ ｓ ｅ ｃ ｏ ｎｄ ａ ｒ ｙ ｃ ｏ ｉ ｌ ｓ ｏ ｆ ｌ ｏ ｏ ｓ ｅ ｌ ｙ ｃ ｏ ｕ ｐ ｌ ｅ ｄ ｔ ｒ ａ ｎ ｓ ｆ ｏ ｒ ｍｅ ｒ ｍａ ｙ ｃ ａ ｕ ｓ ｅ ｍｕ ｔ ｕａ ｌ
非接触电能传输系统松耦合变压器传输效率分析
非接触电能传输系统松耦合变压器传输效率分析郭会平;张政;李斌【摘要】在非接触能量传输系统中，松耦合变压器是影响能量传输效率的关键因素之一。
对松耦合变压器的磁芯和线圈进行仿真建模，通过改变变压器磁芯和绕组的结构，可得到影响传输效率的关键因素。
针对 U 型磁芯和不同绕组形式传输效率较低的特点，提出了一种改进型变压器。
该变压器采用扁平 U 型磁芯和平面螺旋式绕组，仿真分析可得该改进型松耦合变压器结构可以大大提高系统能量传输的效率。
%In the contactless energy transmission system,loose coupling transformer is one of the key factors affecting energy trans-mission efficiency. The model of loose coupling transformer is established in this paper. By changing the structure of the magnetic core and winding,the main parameters which impact loose coupling transformer transmission efficiency have been analyzed. According to characteristics that transmission efficiency is low of the U type core and different winding form,the flat type core and plane winding is used to design loose coupling transformer. Through the simulation and comparison,the new loose coupling transformer structure can im-prove the system energy transfer efficiency greatly.【期刊名称】《河南工程学院学报（自然科学版）》【年(卷),期】2015(000)004【总页数】4页(P40-43)【关键词】非接触能量传输;松耦合变压器;传输效率【作者】郭会平;张政;李斌【作者单位】河南工程学院电气信息工程学院，河南郑州 451191;河南工程学院机械工程学院，河南郑州 451191;河南工程学院机械工程学院，河南郑州451191【正文语种】中文【中图分类】TM421传统的电能传输方式主要是通过导线实现的，在电能传输过程中易产生火花、电击、滑动磨损等问题，会对企业和人身造成危险.随着社会经济的飞速发展，传统的电能传输方式在易燃易爆、潮湿等恶劣环境中的应用受到限制，已不能满足这些场合的供电要求.因此，非接触电能传输(Contactless Inductive Power Transfer，CIPT)技术应运而生.CIPT技术克服了传统供电方式的缺陷，在水下作业、喷漆车间、医疗、交通运输、航空航天、钻井工矿和军事等领域有着广泛的应用[1-3].非接触式感应电能传输系统主要由高频逆变部分、松耦合变压器和整流滤波等构成.在整个非接触能量传输系统中，松耦合变压器是其核心组成部分[4-5].松耦合变压器原副边之间存在气隙，漏磁较多，耦合系数不高，所以对电能传输效率有较大的影响.分析了影响常规变压器传输效率的主要因素，在此基础上提出了一种改进型变压器，通过仿真实验证明了改进型变压器能够大大提高传输效率.磁芯是松耦合变压器重要的组成部分，选择合适的磁芯材料是提高传输效率的途径之一.松耦合变压器磁芯要求具有较高的磁感应密度、磁导率、居里温度及较低的铁损和合适的尺寸等.软磁铁氧体材料具有高频损耗小、抗涡流电阻率高、绕组的耦合特性好、成形方便、化学特性稳定、不易生锈等特点，故得到了广泛应用[6].松耦合变压器原副边之间存在气隙，会产生很多漏磁，从而影响变压器的耦合系数.气隙越大、耦合系数越小，变压器的传输效率也就越低.变压器原副边的耦合系数可表示为[7].对U型磁芯进行仿真，图1为U型磁芯松耦合变压器的示意图.图1(a)中绕组缠绕在变压器磁芯的底部，图1(b)中绕组缠绕在变压器磁芯的端部.在Ansys软件中建立松耦合变压器的模型并进行仿真，图2给出了U型磁芯变压器绕组放置在端部时的磁力线分布.图2(a)是端部绕组在气隙为1 mm时的磁力线分布，图2(b)是端部绕组在气隙为2 mm时的磁力线分布.对比两幅图可以清楚地看到，当气隙增大时，原副边之间交链的磁力线有所减少，漏磁明显增多，导致传输效率较低.针对U型磁芯变压器，绕组放置在磁芯端部时，其传输效率与气隙间的关系如图3所示.从图3中可以清楚地看到，随着气隙的增大，传输效率降低，这主要是由于松耦合变压器的耦合系数逐渐降低导致的.图4给出了松耦合变压器的原副边绕组的两种放置方式.图4(a)是将绕组放置在磁芯的底部，图4(b)是将绕组放置在磁芯的端部.采用U型磁芯变压器，针对不同绕组放置方式下的磁场分布和磁力线走向进行分析.图5给出了U型变压器不同绕组位置的磁场分布图(气隙都为1 mm时).其中,图5(a)是绕组放置在磁芯端部时的磁力线分布，图5(b)是绕组放置在磁芯底部中心位置时的磁力线分布.对比可以看到，图5(a)中的漏磁比图5(b)少，即绕组放置在磁芯的端部时，U型磁芯原副边之间通过的磁力线较多，漏磁较少，耦合系数较高.这说明绕组放置位置的不同，会影响松耦合变压器的耦合系数.图6所示是绕组均放置在端部、气隙大小相同、线圈的有效面积不同时的磁力线走向.图6(a)是线圈有效面积较小时的磁力线分布，图6(b)是线圈有效面积较大时的磁力线分布.对比两图可以看出，在相同气隙时，采用图6(a)的绕组方式时漏磁较多；采用图6(b)的绕组方式时漏磁较少，耦合系数会相应提高.这表明在相同的气隙时，原副边绕组间的有效面积增加，可以产生更多的磁力线垂直通过原副边绕组，漏磁较少，能有效地提高耦合系数，进而提高系统的传输效率.综合以上仿真结果可以看出，气隙大小和绕组的放置方式对传输效率都有影响.变压器原副边之间的气隙越大，传输效率越低；原副边绕组的有效面积越小，会导致耦合系数变小，进而降低传输效率.由此得到启发，从改进松耦合变压器的磁芯形状和绕组的绕制方法入手，提出了一种采用扁平式磁芯和平面式绕组的松耦合变压器.绕组做成平面式放置在扁平U型磁芯的凹槽面上，有效面积得以增加，可以使更多的磁力线在原副边绕组之间垂直通过，减少漏磁，提高系统的传输效率.变压器磁芯采用AP法设计，即求出磁芯的窗口面积AM和磁芯的有效截面积AC 的乘积，计算公式为 .式中，P为变压器的计算功率；B为磁芯的工作磁感应密度；f为开关工作频率； j为线圈的电流密度，一般变压器可取2~4 A/mm2；η为变压器的效率；KC为磁芯的填充系数，对于铁氧体可取KC=1；KM为窗口的填充系数，一般取典型值0.4，K为KC与KM的乘积.变压器绕组由初级和次级绕组组成，根据经验公式可得到变压器的绕组匝数.式中，Vp为原边绕组电压；ton为导通时间；ΔB为导通期间磁感应强度的增量，为了防止线圈饱和，ΔB一般取0.2~0.3；AC为磁芯的有效截面积.在满足设计要求的同时，采用扁平U型磁芯要考虑足够的裕量，采取最大的磁芯面积，将原副边绕组放置到有效的位置上，使原副边绕组接触得比较紧密，增大横截面积，故原副边匝链的磁力线增多，耦合系数变大.松耦合变压器磁芯形状和绕组缠绕方式如图7所示.将磁芯设计成扁平U型，平面式绕组放置在U型磁芯的凹槽内，使变压器原副边之间的有效面积增加.通过GUI方法对实体模型自上而下建模，得到了模型的二维图形.然后，对模型进行网格划分.Ansys软件的网格划分有自由网格划分和映射网格划分两种，本设计采用自由网格划分.扁平U型磁芯的网格划分如图8所示.对新型U型松耦合变压器原副边气隙为1~8 mm时分别进行仿真，得到其磁力线的走向分布图.图9(a)是气隙为1 mm时的磁力线分布，图9(b)是气隙为2 mm时的磁力线分布.由图9(a)和(b)可以看出，改进后的新型变压器的磁力线密度远高于普通U型变压器，这是由于原副边之间耦合系数的增大所致.分析可知，和普通U型磁芯相比，扁平U型磁芯中的原副边绕组间通过的磁力线较多.普通U型磁芯由于磁芯柱较长，一部分磁通在磁芯柱中流失，降低了原副边之间的耦合系数，导致了传输效率的降低.另外，对原副边绕组的电路分析发现，在相同输入电流的条件下，扁平U型磁芯副边的电压电流要高于普通U型磁芯.图10为普通U型磁芯变压器及新型变压器的效率分布.由图10可以看出，随着气隙的增大，变压器的传输效率降低.采用改进的新型变压器后,耦合系数得到了提高，传输效率也得到了明显提高，曲线也更加平缓.利用Ansys软件对松耦合变压器进行了有限元仿真分析，得到了影响松耦合变压器传输效率的关键因素;对松耦合变压器的磁芯形状和绕组的绕制方法进行了改进,采用扁平U型磁芯和平面式绕组，磁芯面积得到了一定的增加，有效地提高了松耦合变压器的耦合系数和系统的传输效率，得到了传输效率较高的变压器结构.【相关文献】[1] 詹厚剑，吴杰康.非接触感应电能传输系统松耦合变压器参数设计[J].现代电力，2009(2)：40-44.[2] STANIMIR V,SENIOR M.Resonant contactless energy transfer with improved efficiency[J].IEEE Transactions on Power Electronics,2009，24(3):685-699.[3] 武瑛，陆严光，黄常纲.新型无接触电能传输系统的性能分析[J].电工电能新技术，2003，22(4)：10-13.[4] 姜田贵，张峰，工慧贞.松耦合感应能量传输系统中补偿网络的分析[J].电力电子技术，2007，41(8)：42-44.[5] 庞明鑫，高晓旭.松耦合感应式电能传输技术的应用研究[J].机械工程与自动化，2010(10)：121-126.[6] 周静，安慰东.提高感应电能传输效率的研究[J].电子测试，2010(1)：5-10.[7] 韩亚荣，熊小娟，张琦，等.非接触式电能传输系统的松耦合变压器特性分析[J].中国制造业信息化，2007(15)：55-57.。
非接触供电系统及电感计算、
非接触式松耦合感应电能传输系统原理分析与设计时间：2004-12-06 22:35:00 来源：电源技术应用作者：秦海鸿王慧贞严仰光摘要：给出了非接触式松耦合感应电能传输的基本原理，讨论了影响系统电能传输的关键因素。
针对不同的应用场合，对原副边进行了补偿设计，提高电能传输效率和减小供电电源的电压电流定额。
并对系统稳定性和可控性问题进行了讨论。
最后，基于以上分析，给出非接触式松耦合感应电能传输系统的一般设计方法。
运用松耦合变压器互感电路模型,推导出无接触电能传输系统原、副边分离的等效电路。
选取合适的副边补偿电容,以增强系统的功率传输能力;选取合适的原边补偿电容,以降低对系统电源容量的需求。
研究表明:当原边电流恒定时,在副边串联补偿,则负载所获取功率与负载大小成反比;在副边并联补偿,则负载获取功率与负载大小成正比。
当原边电压恒定时,在原边并联补偿方式下,等效负载所获取的功率随负载的增加先升高后降低,针对不同的副边补偿方式,等效负载分别在相应的负载点取得最大传输功率。
Pspice仿真结果验证了上述结论的正确性。
关键词：非接触式；感应电能传输；松耦合；系统设计引言接触式电能传输通过插头—插座等电连接器实现电能传输，在电能传输领域得到了广泛使用。
但随着用电设备对供电品质、安全性、可靠性等要求的不断提高，这一传统电能传输方法所固有的缺陷，已经使得众多应用场合不能接受接触式电能传输，迫切需要新颖的电能传输方法[1]。
在矿井、石油钻采等场合，采用接触式电能传输，因接触摩擦产生的微小电火花，就很可能引起爆炸，造成重大事故[2]。
在水下场合，接触式电能传输存在电击的潜在危险[3]。
在给移动设备供电时，一般采用滑动接触供电方式，这种方式在使用上存在诸如滑动磨损、接触火花、碳积和不安全裸露导体等缺陷[4][5]。
在给气密仪器设备内部供电时，接触式电能传输需要采用特别的连接器设计，成本高且难以确保设备的气密性[6]。
为了解决传统接触式电能传输不能被众多应用场合所接受的问题，迫切需要一种新颖的电能传输方法。
非接触感应能量传输系统中松耦合变压器的研究
非接触感应能量传输系统中松耦合变压器的研究摘要：非接触感应能量传输系统已经被广泛应用于无线充电、智能家居、工业自动化等领域。
其中，松耦合变压器是非接触感应能量传输系统的核心部件之一。
本文主要探讨了松耦合变压器的研究现状、设计原理、性能分析及其在非接触感应能量传输系统中的应用。
关键词：非接触感应能量传输系统；松耦合变压器；设计原理；性能分析；应用研究一、引言随着科技的不断进步，非接触感应能量传输系统已经被广泛应用于无线充电、智能家居、工业自动化等领域。
其中，松耦合变压器是非接触感应能量传输系统的核心部件之一。
在传统的能量传输系统中，变压器是通过铁芯的磁耦合来实现能量传输的，但在非接触感应能量传输系统中，由于空气是绝缘体，因此需要通过松耦合变压器来实现能量传输。
松耦合变压器是指变压器的两个线圈之间的磁耦合程度很低，即线圈之间的磁场不能完全穿透铁芯，而是通过空气来传递能量。
松耦合变压器具有传输效率高、电磁辐射小、结构简单等优点，因此在非接触感应能量传输系统中得到了广泛应用。
二、松耦合变压器的研究现状目前，国内外对松耦合变压器的研究主要集中在以下几个方面： 1. 变压器的结构设计：针对不同的应用场景，对变压器的结构进行优化设计，以提高传输效率和稳定性。
2. 变压器的磁路设计：通过优化变压器的磁路结构，降低磁场的漏损，提高能量传输效率。
3. 变压器的材料研究：研究不同材料在松耦合变压器中的应用效果，以提高变压器的传输效率和稳定性。
4. 变压器的控制技术：通过对变压器的控制技术进行研究，提高变压器的传输效率和稳定性。
三、松耦合变压器的设计原理松耦合变压器的设计原理主要包括两个方面：磁路设计和线圈设计。
1. 磁路设计松耦合变压器的磁路设计主要包括铁芯的选择和结构的设计。
铁芯的选择要考虑到磁导率、饱和磁感应强度、磁滞损耗等因素，以及铁芯的形状和尺寸对磁场分布的影响。
结构的设计要考虑到磁路的闭合性、磁场的均匀性和漏磁的影响。
APD高压电路的设计
并供给负载。 iL2UinL U0(Tsto)nILmax
(b)工作波形
③
UO
1
1
Uin
其中，δ = ton / Ts 为占空比，当改变δ时，就能获得所需的上升的电压值。
在实际应用中，DC/DC Converter芯片的输出电压经分压得到的反馈电压 与芯片内部的参考电压进行比较，产生一个误差信号经由PWM控制器（根据 误差信号产生不同的占空比δ来控制信号）来控制功率管的开关。当误差放大 器EA的输出增加时，输出的开关电流增加；当EA的输出减小时，输出的开关 电流减小，从而实现高压输出的自动调节。
二、 APD高压电路
目前光模块的工作电压一般为3.3V或5V，而APD所需的工作电压高达几十伏。 为保证APD的正常工作，需要引入高压电路及相应的温度补偿措施。APD高压电 路主要包括升压电路、倍压电路 和温度补偿 三个部分。
升压电路
倍压电路
温度补偿
热敏电阻
APD
光电流Ig
1. 升压电路
光模块内部采用的升压电路一般都是非常成熟了的能够实现DC/DC转换功能的 专用升压芯片，如Linear的LT1930、Maxim的MAX1771等。通过DC/DC Converter 能将输入的电源电压（3.3V或5V）转换成20、30几伏的高压输出。
R6 R6
VFB VFB
APD高压 APD高压
toff期间截止。
①在ton期间，电源Uin的能量存储于L中，VT导通，
VD反偏，由C向负载供给能量。
iL1
Uin L
t
ILmin
ILmaxULintonILmin
②在toff期间，VT截止，L中的电流不能突变，产
生感应电势阻止电流减小，感应电势的极性为右
松耦合变压器apdl
/PREP7 ET,1,SOLID97 !砖形磁实体矢量单元 ET,2,SOLID97,3,0 !左线圈单元 *SET,HJM,9.6E-5 *SET,ZS1,40 *SET,ZS2,40 *SET,TJ,1.14E-5 R,1,HJM,ZS1,TJ,0,1,0 !设置左线圈实常数 RMORE,1,0.70 ET,3,SOLID97,3 !右线圈单元 R,2,HJM,ZS2,TJ,0,1,0 !设置右线圈实常数 RMORE,1,0.70 ET,4,SOLID97 !空气体单元 EMUNIT,MKS !MKS单位制 MP,MURX,1,1 !空气相对磁导率 MP,MURX,2,1E5 MP,MURX,3,1 !线圈相对磁导率 MP,RSVX,3,2E-7 !定义线圈电阻率
LOCAL,13,0,0.064,0,0 WPCSYS,,13 BLOCK,0,0.005,0,0.016,0,0.032 VSEL,ALL VPLOT,ALL
VSBV,1,2,SEPO,,DELETE NUMCMP,ALL VPLOT,ALL VSBV,3,1,SEPO,,DELETE NUMCMP,ALL VPLOT,ALL VSBV,2,1,SEPO,,DELETE NUMCMP,ALL VPLOT,ALL
NUMCMP,ALL !压缩体积编号 VPLOT,ALL /VIEW,,1,1,2
LOCAL,16,0,0.016,0.048,0.016,0,0,90 !左线圈建立 WPCSYS,,16 CYLIND,0.016,0.018,0.048 VSEL,S,VOLU,,5 CM,COIL1,VOLU
APDL热电耦合场
摘要铝电解槽由钢结构和其内铺有的耐火砖和其它绝热材料组成。
一个好的电解槽设计必须有一个适宜的热平衡，使槽的热损失降到最小并减少的槽的破损。
设计者依靠在槽的侧壁生产一层凝固电解质来保护槽内衬。
ANSYS 运用APDL （参数化设计语言）可以进行热电耦合分析，可以模拟电解槽炉帮的凝固形状。
考虑到快速赋值，槽的结构尺寸可以用参数定义。
用宏定义材料的非线形属性以及内衬和液体（铝液和电解质）之间的对流换热系数。
用APDL 在ANSYS 前处理中编制一个循环，在求解器和后处理中调整炉帮的形状直到收敛到设计者的目标。
绪论本文主要讨论运用ANSYS 程序来研究电解槽阴极的热平衡，并描述了ANSYS APDL 的运用和确定适宜炉帮形状的热电分析能力。
一、 铝电解过程氧化铝被电解成金属铝，这个过程铝电解槽中进行。
电解槽中有电解质，电解质中溶解有氧化铝，金属铝从中析出。
悬浮在电解质中的是碳阳极作为电解铝的阳极，电流从阳极流经电解质到铝液，铝液作为阴极，电解氧化铝为铝和氧气。
氧气聚集在碳阳极底掌和碳反应生产2O C 。
由于铝液的密度比电解质重，所以沉积在电解槽低部，在电解过程中，可能有14—17KW •H / Kg 铝二、 电解槽的优化设计电解槽依靠它的设计和热绝缘来向周围散发特定的热量，阴极低部保温层的最优化和侧部内衬可以节省能耗。
电解槽应该维持合适的电解温度和足够的热流以便在侧部形成一层合理的凝固电解质来保护炉帮。
如果低部保温效果不好，那么在阴极碳块表面会形成一层电解质沉淀，它将妨碍铝液的流动，并造成槽电压升高。
另一方面，太厚的侧部绝缘层将阻止侧部炉帮的形成，加强对侧部的腐蚀。
合理的炉帮厚度会保护侧部内衬免受电解质的侵蚀，这将使电解槽的寿命延长和槽内衬的投资减少。
后者主要是指在铝电解的加工过程中生成的固体废料，这些废料有毒会污染环境。
因此电解槽的优化设计既有减少生产成本又有减轻环境污染的作用。
三、 有限元模型阳极、阴极和电流导体内部生成热量这一点使得我们可以利用合理的有限元模型来耦合计算热场和电场。
导抗变换器在感应耦合电能传输中的应用
导抗变换器在感应耦合电能传输中的应用蓝建宇;唐厚君;陆亭华【摘要】对于低阶补偿的感应耦合电能传输系统,松耦合变压器原边电流对负载变化敏感,这使得输出功率不稳定.针对这一问题提出一种基于导抗变换器原理的补偿拓扑.当系统工作频率为副边自然谐振频率时,松耦合变压器的原边绕组电流在负载变化时能够保持恒定.这使得感应耦合电能传输系统能较好应用于电流型负载.首先,介绍感应耦合系统工作原理并运用互感耦合理论建立了系统的阻抗模型.在此基础上,推导感应耦合电能传输系统工作于电流源特性的条件,然后讨论主要参数变化对松耦合变压器原边电流及电压增益的影响;并以体积最小为优化目标,介绍基于导抗变换器的感应耦合电能传输系统的优化设计过程.最后,仿真结果和实验数据验证了理论分析的正确性.【期刊名称】《电机与控制学报》【年(卷),期】2013(017)010【总页数】6页(P7-12)【关键词】感应耦合;电能传输;松耦合变压器;导抗变换器;谐振频率【作者】蓝建宇;唐厚君;陆亭华【作者单位】上海交通大学电力传输与功率变换控制教育部重点实验室,上海200240;上海交通大学电力传输与功率变换控制教育部重点实验室,上海200240;上海交通大学电力传输与功率变换控制教育部重点实验室,上海200240【正文语种】中文【中图分类】TM74感应耦合电能传输(inductively coupled power transfer,ICPT)是一种根据电磁感应原理通过气隙把电能传输给用电设备的技术[1-5]。
与传统的通过导线和插座的传输方式相比,ICPT更具灵活性和安全性。
因此,ICPT在生物医疗、矿下作业及电动汽车充电等领域具有广泛的应用[6-10]。
ICPT是通过松耦合变压器来传递能量的,而松耦合变压器的耦合系数非常低,这使得ICPT的效率很低。
通常采用电容补偿的方式来提高ICPT中松耦合变压器的功率因数,从而提高其功率传输能力和效率。
传统的补偿拓扑采用单级电容耦合补偿方式。
PIN和APD介绍精编版
PIN:positive-intrinsic-negative（P型半导体-杂质-N型半导体）APD:avalanche photodiode（雪崩二极管）饱和光功率又称饱和光功率即指最大负载。
指在一定的传输速率下，维持一定的误码率（10-10～10-12）时的光模块接收端最大可以探测到的输入光功率。
当光探测器在强光照射下会出现光电流饱和现象，当出现此现象后，探测器需要一定的时间恢复，此时接收灵敏度下降，接收到的信号有可能出现误判而造成误码现象，而且还非常容易损坏接收端探测器，在使用操作中应尽量避免超出其饱和光功率。
因此对于发射光功率大的光模块不加衰减回环测试会出现误码现象。
当APD输入光功率达到一定强度的时候，输出的光电流将趋于饱和。
随着温度的升高，APD的击穿电压V BR也随着上升，如果APD的工作电压（即高压）不变，APD的光电检测性能会变弱，灵敏度降低。
APD的倍增因子代表倍增后的光电流与首次光电流之比。
如图：由图可知，倍增因子M与反向偏置电压有关（反偏电压越大，斜率越大，M越大。
理论上反偏电压接近击穿电压时，M趋于无穷大。
），所以说他是可调的。
同时可以看到APD雪崩光电二极管还存在一个雪崩电压（击穿电压）V B。
当反偏电压大于击穿电压时，M会急剧增大处于雪崩状态。
但此时产生的倍增噪声会远远大于倍增效应带来的好处。
因此实际使用中，总是把反偏电压调到略小于雪崩电压的地方。
APD倍增因子M的计算公式很多，一个常用的公式为 M=1/1-(v/vB)n式中: n 是由P-N 结材料决定的常数; V B 为理想反向偏压; V 为反向偏压的增加值。
对于Si 材料,n =1. 5 ～ 4 ;对于Ge 材料n = 2. 5～8 。
由式中还可看出,当| V | →| V B | 时, M → ∞, P-N结将发生雪崩击穿。
由公式可知，同样材料的APD管，同样偏置电压情况下，击穿电压越大，倍增因子越小。
三、光电检测器光电检测器是把光信号功率转换成电信号电流的器件。
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NUMCMP,ALL !压缩体积编号
VPLOT,ALL
VSEL,S,VOLU,,1,2 !铁芯体赋特性
VSEL,A,VOLU,,5,6
FINISH
/POST1
RSYS,11 /EDGE源自,1 !仅显示物体的边缘 /DEVICE,VECTOR,1 !打开矢量显示模式
PLVECT,B !绘出磁通密度矢量
/VSCALE,,,1
PLVECT,H !绘出磁场强度矢量
TYPE,5
REAL,3
E,Nmax+1,Nmax+2,Nmax+3
ET,6,CIRCU124,0,0 !定义电阻单元
R,4,1 !定义电阻为1
RMODIF,4,15,-0.5E-1,2
N,Nmax+5,0.250,0.1,0
N,Nmax+6,0.288,0.5e-1,0
ET,5,CIRCU124,4,0 !定义正弦电压源单元
R,3,10 !定义电压源为10V
RMODIF,3,15,0.5E-1,1
VSEL,S,VOLU,,6
CM,COIL2,VOLU
VSEL,ALL
VPLOT,ALL
/VIEW,,1,1,2
LOCAL,18,2,0.0665,0.048,0.016 !空气体建立
WPCSYS,,18
SPHERE,0,0.087,0,360
VSEL,ALL
VPLOT,ALL
NSLE,S
CP,3,CURR,ALL !右线圈自由度约束
CP,4,EMF,ALL
ALLSEL,ALL
FINISH
/SOLU
ANTYPE,HARMIC !指定谐波分析
HARFRQ,6000
NSUBST,5 !指定载荷步中需要的子步数
WPCSYS,,13
BLOCK,0,0.005,0,0.016,0,0.032
VSEL,ALL
VPLOT,ALL
VSBV,1,2,SEPO,,DELETE
NUMCMP,ALL
VPLOT,ALL
VSBV,3,1,SEPO,,DELETE
NUMCMP,ALL
VPLOT,ALL
VSBV,2,1,SEPO,,DELETE
VATT,3,2,3
VSEL,ALL
VPLOT,ALL
VSEL,ALL
SMRTSIZE,3
ESIZE,,3
MSHKEY,0 !自由网格划分
MSHAPE,1,3D !指定划分单元形状
VMESH,ALL
VSEL,ALL
KBC,1 !载荷步为阶跃方式
MAGSOLV !MVP方法求解
ALLSEL,ALL
SOLVE
SAVE,LOOSELY_3D_resu.db
WPCSYS,,16
CYLIND,0.016,0.018,0.048
VSEL,S,VOLU,,5
CM,COIL1,VOLU
LOCAL,17,0,0.117,0.048,0.016,0,0,270 !右线圈建立
WPCSYS,,17
CYLIND,0.016,0.018,0.048
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ET,3,SOLID97,3 !右线圈单元
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RMORE,1,0.70
ET,4,SOLID97 !空气体单元
EMUNIT,MKS !MKS单位制
FINISH
/CLEAR
/TITLE,LOOSELY COUPLED TRANSFORMER !定义工作标题
/FILNAM,Transformer_3D,1 !定义工作文件名
KEYW,MAGNOD,1 !指定磁场分析
/PREP7
D,Nmax+5,VOLT,0 !右电路部分约束电压自由度
NSEL,EXT
D,ALL,AZ,0
ESEL,S,TYPE,,2
NSLE,S
CP,1,CURR,ALL !左线圈自由度约束
CP,2,EMF,ALL
ESEL,S,TYPE,,3
VSEL,ALL
VGLUE,ALL !体粘结
NUMCMP,ALL !压缩体积编号
VPLOT,ALL
/VIEW,,1,1,2
LOCAL,16,0,0.016,0.048,0.016,0,0,90 !左线圈建立
!进行线圈的坐标变换（手动）
*Get,Nmax,Node,0,Num,Max !把当前最大节点赋给Nmax
N,Nmax+1,-0.1,0,0
N,Nmax+2,-0.1,0.1,0
N,Nmax+3,-0.15,0.5e-1,0
N,Nmax+4,0.250,0,0
TYPE,6
REAL,4
E,Nmax+4,Nmax+5,Nmax+6
/VIEW,,0,0,1
EPLOT
!手动输入绞线圈位置
D,Nmax+2,VOLT,0 !左电路部分约束电压自由度
LOCAL,11,0,0.016,0.016,0
WPCSYS,,11
BLOCK,0,0.101,0,0.064,0,0.032
LOCAL,12,0,0.064,0.08,0
WPCSYS,,12
BLOCK,0,0.005,0,0.016,0,0.032
LOCAL,13,0,0.064,0,0
MP,MURX,1,1 !空气相对磁导率
MP,MURX,2,1E5
MP,MURX,3,1 !线圈相对磁导率
MP,RSVX,3,2E-7 !定义线圈电阻率
BLOCK,0,0.133,0,0.096,0,0.032 !建立非柱体部分的铁芯体
VATT,2,,1
VSEL,S,VOLU,,7 !空气体赋特性
VATT,1,,4
VSEL,S,VOLU,,3 !左线圈赋特性
VATT,3,1,2
VSEL,S,VOLU,,4 !右线圈赋特性
ET,1,SOLID97 !砖形磁实体矢量单元
ET,2,SOLID97,3,0 !左线圈单元
*SET,HJM,9.6E-5
*SET,ZS1,40
*SET,ZS2,40
*SET,TJ,1.14E-5
R,1,HJM,ZS1,TJ,0,1,0 !设置左线圈实常数
NUMCMP,ALL
VPLOT,ALL
LOCAL,14,0,0.016,0.048,0.016,0,0,90
WPCSYS,,14
CYLIND,0.016,,0.048
LOCAL,15,0,0.117,0.048,0.016,0,0,270
WPCSYS,,15
CYLIND,0.016,,0.048