Un método general de optimización de parámetros para un sistema de transferencia de potencia capacitiva con una estructura asimétrica
Autores: Xia, Jinglin; Yuan, Xinmei; Lu, Sizhao; Dai, Weiju; Li, Tong; Li, Jun; Li, Siqi
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
2022
Un método general de optimización de parámetros para un sistema de transferencia de potencia capacitiva con una estructura asimétrica
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Eléctrica y Electrónica
Palabras clave
Transferencia de energía capacitiva
Transferencia de energía inalámbrica
Estructura asimétrica
Diseño de parámetros
Optimización de la potencia reactiva
Eficiencia del sistema
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 31
Citaciones: Sin citaciones
La transferencia de energía capacitiva (CPT) es una tecnología atractiva de transferencia de energía inalámbrica (WPT) y ha sido ampliamente estudiada en muchas aplicaciones. Las estructuras simétricas y las redes de compensación de alto orden siempre se producen como resultados de optimización y configuraciones comunes para sistemas CPT de alta eficiencia. Sin embargo, en escenarios con limitaciones de espacio, una estructura asimétrica tiende a ser una mejor elección. El gran número de parámetros de sistema asimétricos de alto orden relacionados es un problema clave en el diseño de parámetros. En este estudio, se propone un método general de diseño de parámetros que se basa en la optimización de la potencia reactiva para un sistema CPT basado en resonancia de campo eléctrico con un acoplador asimétrico de seis placas. La potencia reactiva en la red de compensación fue analizada y optimizada bajo la restricción de la potencia transferida. Con igual potencia reactiva, la complejidad de optimización se redujo significativamente y se proporcionaron los parámetros del sistema optimizados. Para validar la efectividad del método propuesto, se implementó un prototipo CPT asimétrico de 1 MHz, 3.2 kW con una distancia de separación de 100 mm. Los resultados indican que, con los parámetros optimizados, se puede lograr una alta eficiencia del sistema cuando se reduce el volumen del sistema. A la potencia nominal, se logró una eficiencia general de CC-CC de aproximadamente el 95% a través de un capacitor de acoplamiento de 6 pF.
Descripción
La transferencia de energía capacitiva (CPT) es una tecnología atractiva de transferencia de energía inalámbrica (WPT) y ha sido ampliamente estudiada en muchas aplicaciones. Las estructuras simétricas y las redes de compensación de alto orden siempre se producen como resultados de optimización y configuraciones comunes para sistemas CPT de alta eficiencia. Sin embargo, en escenarios con limitaciones de espacio, una estructura asimétrica tiende a ser una mejor elección. El gran número de parámetros de sistema asimétricos de alto orden relacionados es un problema clave en el diseño de parámetros. En este estudio, se propone un método general de diseño de parámetros que se basa en la optimización de la potencia reactiva para un sistema CPT basado en resonancia de campo eléctrico con un acoplador asimétrico de seis placas. La potencia reactiva en la red de compensación fue analizada y optimizada bajo la restricción de la potencia transferida. Con igual potencia reactiva, la complejidad de optimización se redujo significativamente y se proporcionaron los parámetros del sistema optimizados. Para validar la efectividad del método propuesto, se implementó un prototipo CPT asimétrico de 1 MHz, 3.2 kW con una distancia de separación de 100 mm. Los resultados indican que, con los parámetros optimizados, se puede lograr una alta eficiencia del sistema cuando se reduce el volumen del sistema. A la potencia nominal, se logró una eficiencia general de CC-CC de aproximadamente el 95% a través de un capacitor de acoplamiento de 6 pF.