Diseño y control de un rectificador de tres niveles en IPT compensado por LCC/S para regulación amplia de voltaje de salida sobre diversos acoplamientos magnéticos
Autores: Li, Jianting; Wang, Jinquan; Wang, Puyu; Li, Jianke; Chen, Jingjing; Chen, Shu
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
2022
Diseño y control de un rectificador de tres niveles en IPT compensado por LCC/S para regulación amplia de voltaje de salida sobre diversos acoplamientos magnéticos
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Eléctrica y Electrónica
Palabras clave
Control
Rectificador
Voltaje
IPT
Acoplamiento magnético
Eficiencia
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 27
Citaciones: Sin citaciones
La transferencia de potencia inductiva convencional (IPT) emplea control primario a través de desplazamiento de fase, ajuste de frecuencia o ajuste de voltaje, mientras que el control en bucle cerrado requiere comunicación inalámbrica de retroalimentación en tiempo real. Sin embargo, el largo retardo de propagación resulta en un ancho de banda pequeño. En este documento, se estudia un rectificador de tres niveles (TL) para implementar control secundario y regulación de voltaje de salida amplio en un sistema IPT compensado por inductor-capacitor-capacitor/serie (LCC/S) sobre varios acoplamientos magnéticos. Se analiza el comportamiento operativo periódico, y se deriva una expresión analítica genérica de la ganancia de voltaje del sistema que incluye el rectificador TL basado en la serie de Fourier. Se propone una estrategia de control de una trayectoria de control óptima para maximizar el factor de potencia en el rectificador TL. Las variables de control son los ciclos de trabajo del voltaje de nivel cero y nivel uno en el rectificador TL. Uno de ellos permanece en cero, mientras que el otro se utiliza para modular el voltaje de salida en la estrategia de control propuesta. Se diseña y construye un prototipo de 2 kW para validar el análisis teórico. El amplio rango de voltaje de salida entre 100 V y 200 V bajo diferentes coeficientes de acoplamiento magnético (0.16 y 0.23), una eficiencia pico del 95.8% a 100 V y posición desalineada, así como una respuesta más rápida de 1.3 ms son validados experimentalmente.
Descripción
La transferencia de potencia inductiva convencional (IPT) emplea control primario a través de desplazamiento de fase, ajuste de frecuencia o ajuste de voltaje, mientras que el control en bucle cerrado requiere comunicación inalámbrica de retroalimentación en tiempo real. Sin embargo, el largo retardo de propagación resulta en un ancho de banda pequeño. En este documento, se estudia un rectificador de tres niveles (TL) para implementar control secundario y regulación de voltaje de salida amplio en un sistema IPT compensado por inductor-capacitor-capacitor/serie (LCC/S) sobre varios acoplamientos magnéticos. Se analiza el comportamiento operativo periódico, y se deriva una expresión analítica genérica de la ganancia de voltaje del sistema que incluye el rectificador TL basado en la serie de Fourier. Se propone una estrategia de control de una trayectoria de control óptima para maximizar el factor de potencia en el rectificador TL. Las variables de control son los ciclos de trabajo del voltaje de nivel cero y nivel uno en el rectificador TL. Uno de ellos permanece en cero, mientras que el otro se utiliza para modular el voltaje de salida en la estrategia de control propuesta. Se diseña y construye un prototipo de 2 kW para validar el análisis teórico. El amplio rango de voltaje de salida entre 100 V y 200 V bajo diferentes coeficientes de acoplamiento magnético (0.16 y 0.23), una eficiencia pico del 95.8% a 100 V y posición desalineada, así como una respuesta más rápida de 1.3 ms son validados experimentalmente.