Investigación sobre la tecnología de control de ajuste para sistemas de transferencia de energía inalámbrica para sensores incrustados en concreto
Autores: Rong, Cancan; Wu, Zhousen; Yan, Lihui; Chen, Mengmeng; Yan, Jiaan; Ren, Gang; Xia, Chenyang
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Investigación sobre la tecnología de control de ajuste para sistemas de transferencia de energía inalámbrica para sensores incrustados en concreto
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Eléctrica y Electrónica
Palabras clave
Sensores incrustados en concreto
Monitoreo de salud estructural
Transferencia de energía inalámbrica
Características electromagnéticas
Eficiencia de transmisión de energía
Tecnología de control de ajuste
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 25
Citaciones: Sin citaciones
Los sensores integrados en concreto juegan un papel muy importante en el monitoreo de la salud estructural. Sin embargo, el tiempo de resistencia de los sensores sigue siendo un cuello de botella en el rendimiento y los sensores deben ser cargados sin dañar la estructura también. La tecnología de transferencia de energía inalámbrica (WPT) es un enfoque prometedor para resolver este problema. Sin embargo, las características electromagnéticas del medio de concreto pueden hacer que los sistemas de WPT estén desintonizados y reducir la eficiencia de transmisión de energía del sistema. En este artículo, se calculan las pérdidas medias inducidas y las pérdidas por corrientes de Foucault de un sistema de WPT en concreto utilizando ecuaciones analíticas y el método de análisis de elementos finitos. El modelo de circuito equivalente de un sistema de WPT de transmedia concreto-aire se establece de acuerdo con las pérdidas calculadas y se propone una tecnología de control de ajuste compuesto basada en el análisis anterior. Además, la tecnología de control de ajuste compuesto combina las ventajas del ajuste de modulación de frecuencia y del ajuste de compensación dinámica para garantizar la resonancia general del sistema de WPT. La tecnología de control de ajuste puede asegurar toda la resonancia del sistema de WPT y hacer que las frecuencias resonantes naturales de los lados primario y secundario sean consistentes. Los resultados experimentales muestran que en comparación con la tecnología de control desintonizada, la potencia de salida y la eficiencia del sistema de control ajustado aumentaron en un 73% y un 11.05%, respectivamente. La tecnología de control de ajuste propuesta proporciona dirección para la carga futura de sensores integrados en concreto.
Descripción
Los sensores integrados en concreto juegan un papel muy importante en el monitoreo de la salud estructural. Sin embargo, el tiempo de resistencia de los sensores sigue siendo un cuello de botella en el rendimiento y los sensores deben ser cargados sin dañar la estructura también. La tecnología de transferencia de energía inalámbrica (WPT) es un enfoque prometedor para resolver este problema. Sin embargo, las características electromagnéticas del medio de concreto pueden hacer que los sistemas de WPT estén desintonizados y reducir la eficiencia de transmisión de energía del sistema. En este artículo, se calculan las pérdidas medias inducidas y las pérdidas por corrientes de Foucault de un sistema de WPT en concreto utilizando ecuaciones analíticas y el método de análisis de elementos finitos. El modelo de circuito equivalente de un sistema de WPT de transmedia concreto-aire se establece de acuerdo con las pérdidas calculadas y se propone una tecnología de control de ajuste compuesto basada en el análisis anterior. Además, la tecnología de control de ajuste compuesto combina las ventajas del ajuste de modulación de frecuencia y del ajuste de compensación dinámica para garantizar la resonancia general del sistema de WPT. La tecnología de control de ajuste puede asegurar toda la resonancia del sistema de WPT y hacer que las frecuencias resonantes naturales de los lados primario y secundario sean consistentes. Los resultados experimentales muestran que en comparación con la tecnología de control desintonizada, la potencia de salida y la eficiencia del sistema de control ajustado aumentaron en un 73% y un 11.05%, respectivamente. La tecnología de control de ajuste propuesta proporciona dirección para la carga futura de sensores integrados en concreto.