Mejora de la Tolerancia al Desalineamiento de un Sistema de Suministro de Energía Inalámbrico para Drones Basado en el Diseño de Transmisores con Múltiples Bobinas en Forma de Sector Anular
Autores: Liu, Han; Huang, Dengjie; Wang, Lin; Wang, Rong
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Mejora de la Tolerancia al Desalineamiento de un Sistema de Suministro de Energía Inalámbrico para Drones Basado en el Diseño de Transmisores con Múltiples Bobinas en Forma de Sector Anular
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Robótica
Palabras clave
Transferencia de energía inalámbrica
Drones
Diseño de transmisores
Tolerancia a desalineaciones
Inductancia mutua
Prototipo experimental
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
La aplicación de la tecnología de transferencia de energía inalámbrica (WPT) en la recarga de drones puede ayudar a resolver problemas como el frecuente enchufado y desenchufado manual de cables. En este documento se propone un sistema de recarga de energía inalámbrica para drones basado en un diseño de transmisor con múltiples bobinas en forma de sector anular, lo que mejora la tolerancia al desalineamiento de los acopladores, amplía el área de aterrizaje del dron y reduce aún más los requisitos de control de la precisión de aterrizaje del dron. Se establece el modelo de análisis general del transmisor propuesto y el método de cálculo numérico para la inductancia mutua entre los transceptores de energía. Luego, se estudia el efecto de múltiples parámetros del transmisor propuesto sobre la variación de la inductancia mutua. Se investiga la estrategia de mejora de la tolerancia al desalineamiento basada en la optimización de múltiples parámetros del transmisor. Finalmente, se diseña un prototipo experimental de un sistema de recarga de energía inalámbrica para drones basado en la topología de compensación LCC-S para validar la investigación teórica. Bajo el mismo radio exterior máximo de 0.20 m y la misma tasa de fluctuación de inductancia mutua del 5%, en comparación con el modo de transmisor circular único, la distancia máxima de desplazamiento en todas las direcciones (360 grados) en el plano x-y se incrementa de 0.08 m a 0.12 m. A medida que cambia la posición del lado receptor, la potencia y eficiencia máximas de recepción son de 141.07 W y 93.79%, respectivamente. En la posición de desplazamiento máxima de 0.12 m, la potencia y eficiencia recibidas siguen siendo de 132.13 W y 91.25%, respectivamente.
Descripción
La aplicación de la tecnología de transferencia de energía inalámbrica (WPT) en la recarga de drones puede ayudar a resolver problemas como el frecuente enchufado y desenchufado manual de cables. En este documento se propone un sistema de recarga de energía inalámbrica para drones basado en un diseño de transmisor con múltiples bobinas en forma de sector anular, lo que mejora la tolerancia al desalineamiento de los acopladores, amplía el área de aterrizaje del dron y reduce aún más los requisitos de control de la precisión de aterrizaje del dron. Se establece el modelo de análisis general del transmisor propuesto y el método de cálculo numérico para la inductancia mutua entre los transceptores de energía. Luego, se estudia el efecto de múltiples parámetros del transmisor propuesto sobre la variación de la inductancia mutua. Se investiga la estrategia de mejora de la tolerancia al desalineamiento basada en la optimización de múltiples parámetros del transmisor. Finalmente, se diseña un prototipo experimental de un sistema de recarga de energía inalámbrica para drones basado en la topología de compensación LCC-S para validar la investigación teórica. Bajo el mismo radio exterior máximo de 0.20 m y la misma tasa de fluctuación de inductancia mutua del 5%, en comparación con el modo de transmisor circular único, la distancia máxima de desplazamiento en todas las direcciones (360 grados) en el plano x-y se incrementa de 0.08 m a 0.12 m. A medida que cambia la posición del lado receptor, la potencia y eficiencia máximas de recepción son de 141.07 W y 93.79%, respectivamente. En la posición de desplazamiento máxima de 0.12 m, la potencia y eficiencia recibidas siguen siendo de 132.13 W y 91.25%, respectivamente.