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Un estudio de caso: influencia de la impedancia del circuito en el rendimiento del convertidor de potencia resonante de clase-E para transferencia de potencia inalámbrica capacitiva

Autores: Bezawada, Yashwanth; Zhang, Yucheng

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2021

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Acceso abierto

Artículo científico
2021

Un estudio de caso: influencia de la impedancia del circuito en el rendimiento del convertidor de potencia resonante de clase-E para transferencia de potencia inalámbrica capacitiva


Categoría

Ingeniería y Tecnología

Subcategoría

Ingeniería Eléctrica y Electrónica

Palabras clave

Evolución
Electrónica de potencia
Tecnología de carga inalámbrica
Transferencia de energía inalámbrica capacitiva
Seguimiento de impedancia
Inductor resonante

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 27

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
La evolución de la electrónica de potencia ha llevado a un rápido desarrollo en la tecnología de carga inalámbrica; como resultado, se introdujo una topología de interruptor activo único. El mercado actual utiliza la transferencia de energía inalámbrica inductiva (IPT); debido a las desventajas de coste, tamaño y preocupaciones de seguridad, la investigación sobre la transferencia de energía inalámbrica se desvió hacia la transferencia de energía inalámbrica capacitiva (CPT). Este documento estudia el seguimiento de impedancia óptimo del sistema de transferencia de energía inalámbrica capacitiva para una transferencia de energía máxima. En comparación con los métodos anteriores desarrollados para el seguimiento del punto de máxima potencia en el control de potencia, este documento propone un nuevo enfoque mediante la búsqueda de las características de impedancia del sistema CPT para un cierto rango de frecuencias. Considerando la batería de un dron como aplicación, se utiliza un convertidor resonante de Clase-E de un solo interruptor activo con placas de acoplamiento circular. Las características de impedancia se identifican con la ayuda de ecuaciones relacionadas con la impedancia de entrada y resonante. El seguimiento de impedancia se detalla para varios inductores resonantes, y se observa la diferencia en el pico de corriente para cada caso. Las simulaciones verifican y proporcionan información adicional sobre el tipo reactivo. Además, las pruebas de hardware proporcionan la variación de corriente de entrada y voltaje de salida para un rango de frecuencias de 70 kHz a 300 kHz. Se prueba y analiza la eficiencia en los puntos de impedancia óptimos para un inductor resonante con 50 H y 100 H. Se observa que la eficiencia para un inductor resonante con 50 H es un 8% mayor en comparación con el CPT con un inductor resonante de 100 H. Se realizaron pruebas adicionales de hardware para investigar el impacto de la variación de frecuencia y ciclo de trabajo. Se han discutido los límites de conmutación de voltaje cero (ZVS) con respecto tanto a la frecuencia como al ciclo de trabajo.

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