Un sistema de transferencia de potencia inalámbrica con dos puertos de salida de corriente constante dual basado en el desacoplamiento de bobinas integradas: análisis, diseño y verificación
Autores: Yu, Le; Xu, Shujia; Wang, Jiabin; Yang, Lin; Zhou, Xuebin
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Un sistema de transferencia de potencia inalámbrica con dos puertos de salida de corriente constante dual basado en el desacoplamiento de bobinas integradas: análisis, diseño y verificación
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Eléctrica y Electrónica
Palabras clave
Dispositivos electrónicos de potencia
Transferencia de energía inalámbrica
Sistemas de doble salida
Salida de corriente constante
Bobina de desacoplamiento
Estabilidad del sistema
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 47
Citaciones: Sin citaciones
Con la alta integración de dispositivos electrónicos de potencia, se requiere que los sistemas de transferencia de energía inalámbrica (WPT) tengan características de salida de diferentes especificaciones que sean independientes de la carga. Sin embargo, los métodos existentes para realizar sistemas WPT de doble salida presentan problemas como circuitos complejos, esquemas de control engorrosos, baja estabilidad del sistema, utilización insuficiente del espacio del sistema y acoplamientos cruzados innecesarios. Por lo tanto, para resolver los problemas mencionados, este documento propone un sistema WPT de doble receptor con doble salida de corriente constante (CC) basado en una bobina de desacoplamiento integrada. En este sistema, la bobina DD está enrollada verticalmente en serie con la bobina solenoide y sirve como la primera bobina receptora para lograr la transmisión de energía en el sistema. Mientras que la bobina solenoide se utiliza en la bobina transmisora y la segunda bobina receptora, y las bobinas son perpendiculares entre sí para lograr un desacoplamiento natural. Además, las bobinas receptoras están integradas en la placa de ferrita del lado receptor. Por lo tanto, no hay interferencia de acoplamiento cruzado en el sistema, lo que simplifica el diseño del sistema. En primer lugar, se analizan detalladamente las características de desacoplamiento natural del acoplador magnético y el método de optimización de la bobina teóricamente. En segundo lugar, se realiza un análisis matemático detallado de las características de salida de CC doble con diferentes especificaciones que son independientes de la carga y tienen una operación de ángulo de fase cero. Además, el cambio de los parámetros del componente de compensación puede lograr el conmutación de voltaje cero del inversor mediante verificación por simulación. Finalmente, se construye un prototipo con una potencia nominal de 283 W con fines de validación. El primer receptor entrega una salida de CC de 3 A, mientras que el segundo receptor proporciona una salida de CC de 4 A, con una eficiencia de conversión CC-CC que alcanza un pico del 90.2%. Los resultados experimentales confirman la precisión del análisis teórico.
Descripción
Con la alta integración de dispositivos electrónicos de potencia, se requiere que los sistemas de transferencia de energía inalámbrica (WPT) tengan características de salida de diferentes especificaciones que sean independientes de la carga. Sin embargo, los métodos existentes para realizar sistemas WPT de doble salida presentan problemas como circuitos complejos, esquemas de control engorrosos, baja estabilidad del sistema, utilización insuficiente del espacio del sistema y acoplamientos cruzados innecesarios. Por lo tanto, para resolver los problemas mencionados, este documento propone un sistema WPT de doble receptor con doble salida de corriente constante (CC) basado en una bobina de desacoplamiento integrada. En este sistema, la bobina DD está enrollada verticalmente en serie con la bobina solenoide y sirve como la primera bobina receptora para lograr la transmisión de energía en el sistema. Mientras que la bobina solenoide se utiliza en la bobina transmisora y la segunda bobina receptora, y las bobinas son perpendiculares entre sí para lograr un desacoplamiento natural. Además, las bobinas receptoras están integradas en la placa de ferrita del lado receptor. Por lo tanto, no hay interferencia de acoplamiento cruzado en el sistema, lo que simplifica el diseño del sistema. En primer lugar, se analizan detalladamente las características de desacoplamiento natural del acoplador magnético y el método de optimización de la bobina teóricamente. En segundo lugar, se realiza un análisis matemático detallado de las características de salida de CC doble con diferentes especificaciones que son independientes de la carga y tienen una operación de ángulo de fase cero. Además, el cambio de los parámetros del componente de compensación puede lograr el conmutación de voltaje cero del inversor mediante verificación por simulación. Finalmente, se construye un prototipo con una potencia nominal de 283 W con fines de validación. El primer receptor entrega una salida de CC de 3 A, mientras que el segundo receptor proporciona una salida de CC de 4 A, con una eficiencia de conversión CC-CC que alcanza un pico del 90.2%. Los resultados experimentales confirman la precisión del análisis teórico.