Método para la Carga Inalámbrica Multi-Objetivo para Drones de Inspección de Campos Petroleros
Autores: Wang, Yilong; Ji, Li; Zhang, Ming
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Método para la Carga Inalámbrica Multi-Objetivo para Drones de Inspección de Campos Petroleros
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Robótica
Palabras clave
Transferencia de energía inalámbrica
Modos de carga
Drones de inspección
Entornos de campos petroleros
Pérdidas de potencia reactiva
Topología LCC-S regulada por frecuencia
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
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Los sistemas de transferencia de energía inalámbrica (WPT) son críticos para permitir la carga segura y eficiente de drones de inspección en entornos de campos petroleros inflamables, sin embargo, las soluciones existentes tienen dificultades con la compatibilidad de múltiples objetivos y las pérdidas de potencia reactiva. Este estudio propone una nueva topología LCC-S regulada por frecuencia que logra tanto modos de carga de corriente constante (CC) como de voltaje constante (CV) para drones heterogéneos utilizando una única configuración de hardware. Al ajustar dinámicamente la frecuencia de operación, el sistema minimiza el ángulo de impedancia de entrada (< 10 grados) mientras mantiene salidas de CC y CV independientes de la carga, reduciendo así la potencia reactiva en un 92% y asegurando un funcionamiento sin chispas en atmósferas explosivas. La validación experimental con dos drones de inspección de campos petroleros distintos demuestra transiciones de modo sin problemas, resonancia de ángulo de fase cero (ZPA) y eficiencias máximas del 92.57% y 91.12%, respectivamente. El diseño universal elimina la necesidad de mecanismos de alineación complejos, ofreciendo una solución escalable para flotas de múltiples drones en aplicaciones de energía, agricultura y respuesta a desastres.
Descripción
Los sistemas de transferencia de energía inalámbrica (WPT) son críticos para permitir la carga segura y eficiente de drones de inspección en entornos de campos petroleros inflamables, sin embargo, las soluciones existentes tienen dificultades con la compatibilidad de múltiples objetivos y las pérdidas de potencia reactiva. Este estudio propone una nueva topología LCC-S regulada por frecuencia que logra tanto modos de carga de corriente constante (CC) como de voltaje constante (CV) para drones heterogéneos utilizando una única configuración de hardware. Al ajustar dinámicamente la frecuencia de operación, el sistema minimiza el ángulo de impedancia de entrada (< 10 grados) mientras mantiene salidas de CC y CV independientes de la carga, reduciendo así la potencia reactiva en un 92% y asegurando un funcionamiento sin chispas en atmósferas explosivas. La validación experimental con dos drones de inspección de campos petroleros distintos demuestra transiciones de modo sin problemas, resonancia de ángulo de fase cero (ZPA) y eficiencias máximas del 92.57% y 91.12%, respectivamente. El diseño universal elimina la necesidad de mecanismos de alineación complejos, ofreciendo una solución escalable para flotas de múltiples drones en aplicaciones de energía, agricultura y respuesta a desastres.