Técnicas de modelado simplificado para transferencia dinámica de energía inalámbrica
Autores: Jakubiak, Krzysztof; Liang, Jun; Cipcigan, Liana; Li, Chuanyue; Wu, Jingzhe
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Técnicas de modelado simplificado para transferencia dinámica de energía inalámbrica
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Eléctrica y Electrónica
Palabras clave
Avances
Transferencia de energía inalámbrica dinámica
Modelado
Técnicas de simulación
Alta frecuencia
Análisis de circuitos
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 29
Citaciones: Sin citaciones
Los recientes avances en Transferencia de Energía Inalámbrica Dinámica (DWPT) han destacado la necesidad de más investigación, especialmente en el área de técnicas de modelado y simulación. Dado que la energía transferida entre las almohadillas de carga depende de la posición del vehículo, el perfil de carga del DWPT es, por lo tanto, una función del movimiento del vehículo que depende del comportamiento del usuario y es inherentemente estocástico. Para DWPT, estos eventos implican alta potencia instantánea y son de corta duración. Para comprender mejor el impacto de DWPT, se requieren modelos precisos para probar sistemas de control y soluciones potenciales. Además, estos sistemas requieren simulación de alta frecuencia para DWPT, lo que resulta en largos tiempos de simulación durante el desarrollo. Este documento presenta un modelo simplificado para componentes de circuito que elimina elementos de conmutación de alta frecuencia, lo que permite el uso de pasos de tiempo de simulación más grandes y reduce significativamente el tiempo de simulación. Al aplicar análisis de circuitos y calcular impedancias equivalentes, el modelo proporciona valores de circuito promedio que representan efectivamente amplitudes de forma de onda sin la necesidad de simular variaciones instantáneas y de alta frecuencia. Para garantizar la eficiencia de las simulaciones conectadas a la red y lograr un nivel de precisión que refleje la dinámica interna de la carga inalámbrica, las simulaciones de subsistemas demostraron mejoras significativas en el tiempo a costa de una pérdida mínima de precisión. Para convertidores DC/DC que operan a 2 kHz, el tiempo de simulación se redujo en un 3x con solo un error del 1%. El subsistema DWPT, que opera a 85 kHz, logró una reducción de 18x en el tiempo de simulación con una desviación del 2.5%. Cuando se combinaron, el sistema completo resultó en una reducción de 30 veces en el tiempo de simulación con solo una desviación del 6% del modelo base.
Descripción
Los recientes avances en Transferencia de Energía Inalámbrica Dinámica (DWPT) han destacado la necesidad de más investigación, especialmente en el área de técnicas de modelado y simulación. Dado que la energía transferida entre las almohadillas de carga depende de la posición del vehículo, el perfil de carga del DWPT es, por lo tanto, una función del movimiento del vehículo que depende del comportamiento del usuario y es inherentemente estocástico. Para DWPT, estos eventos implican alta potencia instantánea y son de corta duración. Para comprender mejor el impacto de DWPT, se requieren modelos precisos para probar sistemas de control y soluciones potenciales. Además, estos sistemas requieren simulación de alta frecuencia para DWPT, lo que resulta en largos tiempos de simulación durante el desarrollo. Este documento presenta un modelo simplificado para componentes de circuito que elimina elementos de conmutación de alta frecuencia, lo que permite el uso de pasos de tiempo de simulación más grandes y reduce significativamente el tiempo de simulación. Al aplicar análisis de circuitos y calcular impedancias equivalentes, el modelo proporciona valores de circuito promedio que representan efectivamente amplitudes de forma de onda sin la necesidad de simular variaciones instantáneas y de alta frecuencia. Para garantizar la eficiencia de las simulaciones conectadas a la red y lograr un nivel de precisión que refleje la dinámica interna de la carga inalámbrica, las simulaciones de subsistemas demostraron mejoras significativas en el tiempo a costa de una pérdida mínima de precisión. Para convertidores DC/DC que operan a 2 kHz, el tiempo de simulación se redujo en un 3x con solo un error del 1%. El subsistema DWPT, que opera a 85 kHz, logró una reducción de 18x en el tiempo de simulación con una desviación del 2.5%. Cuando se combinaron, el sistema completo resultó en una reducción de 30 veces en el tiempo de simulación con solo una desviación del 6% del modelo base.