Un nuevo emparejamiento de impedancia de un inversor de clase DE para un sistema WPT de alta eficiencia y amplia impedancia
Autores: Wang, Ping; Li, Qian; Liu, Yanming; Yuan, Wei; Yan, Kui; Pang, Zixu
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Un nuevo emparejamiento de impedancia de un inversor de clase DE para un sistema WPT de alta eficiencia y amplia impedancia
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Eléctrica y Electrónica
Palabras clave
Impedancia
Eficiencia
Inversor de clase DE
Compensación de coincidencia de impedancia
Conmutación de voltaje cero
Sistema de WPT
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 53
Citaciones: Sin citaciones
En las aplicaciones de transferencia de energía inalámbrica de alta frecuencia (WPT), los inversores de Clase D, E y F son los más utilizados. Los inversores de Clase DE combinan las ventajas respectivas de los inversores de Clase D y Clase E. Sin embargo, el inversor de Clase DE es sensible a los cambios de impedancia, lo que puede llevar fácilmente a la pérdida de las características de conmutación suave, reduciendo así la eficiencia. En este documento, se propone un método de diseño de compensación de coincidencia de impedancia para ampliar la región de alta eficiencia del inversor de Clase DE mediante la coincidencia de impedancia y parámetros. Se analiza en detalle el efecto del método en la característica de conmutación de voltaje cero (ZVS) de los inversores de Clase DE. El sistema WPT propuesto mantiene un voltaje constante y un ángulo de fase cero mediante la utilización de una topología de compensación PS/PS. El análisis teórico muestra que la impedancia puede ser comprimida para el diseño de la impedancia de la red resonante, y el método puede ampliar la región de alta eficiencia con una elección razonable de parámetros para igualar la fase. Finalmente, se construyó un prototipo de WPT de 500 kHz y 1 kW con un factor de acoplamiento de 0.25-0.4 y un rango de carga de 30-80 Ohm. La eficiencia del inversor supera el 95%, alcanzando una eficiencia óptima del 97.3%. La eficiencia del sistema es superior al 87%.
Descripción
En las aplicaciones de transferencia de energía inalámbrica de alta frecuencia (WPT), los inversores de Clase D, E y F son los más utilizados. Los inversores de Clase DE combinan las ventajas respectivas de los inversores de Clase D y Clase E. Sin embargo, el inversor de Clase DE es sensible a los cambios de impedancia, lo que puede llevar fácilmente a la pérdida de las características de conmutación suave, reduciendo así la eficiencia. En este documento, se propone un método de diseño de compensación de coincidencia de impedancia para ampliar la región de alta eficiencia del inversor de Clase DE mediante la coincidencia de impedancia y parámetros. Se analiza en detalle el efecto del método en la característica de conmutación de voltaje cero (ZVS) de los inversores de Clase DE. El sistema WPT propuesto mantiene un voltaje constante y un ángulo de fase cero mediante la utilización de una topología de compensación PS/PS. El análisis teórico muestra que la impedancia puede ser comprimida para el diseño de la impedancia de la red resonante, y el método puede ampliar la región de alta eficiencia con una elección razonable de parámetros para igualar la fase. Finalmente, se construyó un prototipo de WPT de 500 kHz y 1 kW con un factor de acoplamiento de 0.25-0.4 y un rango de carga de 30-80 Ohm. La eficiencia del inversor supera el 95%, alcanzando una eficiencia óptima del 97.3%. La eficiencia del sistema es superior al 87%.