ОГЛЯД І ПОРІВНЯННЯ БАЗОВИХ ТОПОЛОГІЙ КОМПЕНСАЦІЇ ДЛЯ БЕЗДРОТОВОЇ ПЕРЕДАЧІ ЕНЕРГІЇ.

УДК:621.3.08

DOI:10.25140/2411-5363-2018-3(13)-209-218

Автор:

Шевченко Віктор Олександрович , Чернігівський національний технологічний університет (вул. Шевченка, 95, м. Чернігів, 14027, Україна)

Трейко Богдан Олександрович, Чернігівський національний технологічний університет (вул. Шевченка, 95, м. Чернігів, 14027, Україна)

Гусев Олександр Олександрович , Чернігівський національний технологічний університет (вул. Шевченка, 95, м. Чернігів, 14027, Україна)

Пахалюк Богдан Петрович , Чернігівський національний технологічний університет (вул. Шевченка, 95, м. Чернігів, 14027, Україна)

Хоменко Олег Борисович , Чернігівський національний технологічний університет (вул. Шевченка, 95, м. Чернігів, 14027, Україна)

Мова статті: українська

Анотація:

Актуальність теми дослідження. Проведення аналізу й порівняння популярних базових класичних топологій компенсації систем з індуктивною передачею енергії (ІПЕ), дасть змогу дослідникам обрати потрібну топологію компенсації при розробці високоефективних систем індуктивної передачі енергії, зокрема для бездротових зарядних пристроїв, акумуляторних батарей електротранспорту та інших приладів.

Постановка проблеми. Зацікавленість щодо використання технологій бездротової передачі енергії (БПЕ) зростає, що зумовлено безпекою та зручністю бездротових побутових пристроїв, простотою використання електричних приладів та електротранспорту.

З огляду на те, що будь-яка топологія компенсації базується на основі базових чотирьох класичних топологій, знання їхніх фізичних особливостей і роботи допоможе зрозуміти взаємодію більш складних комбінацій топологій.

Аналіз останніх досліджень і публікацій. Були розглянуті статті на тему бездротової передачі енергії, які описують математичні моделі топології компенсації. Більшість існуючих статей висвітлюють різні питання реалізації конкретної топології, не відображаючи проблему загалом.

Виділення недосліджених частин загальної проблеми. Узагальнено інформацію по кожній топології, виділено їхні особливості й недоліки, а також приклади їх використання в конкретних випадках.

Постановка завдання. Основними завданнями є аналіз і порівняння найбільш поширених базових класичних топологій компенсації систем з індуктивною передачею енергії та рекомендації щодо їх вибору й застосування.

Викладення основного матеріалу. Розглянуто загальні відомості про чотири базові класичні топології схеми. Так само розглянуті вимоги до схем компенсації, яких треба дотримуватися для ефективної роботи схеми ІПЕ. Проведено аналіз та порівняльна характеристика базових топологій компенсації для ІПЕ. Були наведені переваги і недоліки кожної топології і сфери їх застосування.

Висновки відповідно до статті. Результатом огляду є виділення особливостей кожної базової топології, їхні переваги й недоліки, за допомогою яких можна вибрати необхідну топологію залежно від поставленого завдання.

.

Ключові слова:

бездротова передача енергії; індуктивна передача енергії; топології компенсації; частота резонансу; незалежні від навантаження вихідні струм та напруга

Список використаних джерел:

1. Mohammad Hassan Ameri. A New Maximum Inductive Power Transmission Capacity Tracking Method / Mohammad Hassan Ameri, Ali Yazdian Varjani, and Mustafa Mohamadian // Journal of Power Electronics. – November 2016. – Volume 16, Number 6. – Рp. 2202–2211.

2. Wei Zhang. Compensation Topologies of High-Power Wireless Power Transfer Systems / Wei Zhang, Chunting Chris Mi // IEEE Transactions on Vehicular Technology. – June 2016. – Volume 65, Issue 6. – Рp. 4768–4778.

3. Шевченко В. Огляд основних технологій бездротової зарядки накопичувачів енергії для малопотужних систем / В. Шевченко, Б. Пахалюк, О. Гусев // Технічні науки та технології. – 2017. – № 4 (10). – C. 133–146.

4. Chan T. Rim. Practical Design of Wireless Electric Vehicles: Dynamic & Stationary Charging Technologies. March 2017.

5. Chwei-Sen Wang. Power transfer capability and bifurcation phenomena of loosely coupled inductive power transfer systems / Chwei-Sen Wang, G. A. Covic and O. H. Stielau // IEEE Transactions on Industrial Electronics. – Feb. 2004. – Vol. 51, no. 1. – Рp. 148–157.

6. Analysis and comparison of secondary series- and parallel compensated inductive power transfer systems operating for optimal efficiency and load-independent voltage-transfer ratio / W. Zhang, S.-C. Wong, C. K. Tse, and Q. Chen // IEEE Trans. Power Electron. – Jun. 2014. – Vol. 29, no. 6. – Рp. 2979–2990.

7. Modeling and η-α-Pareto Optimization of Inductive Power Transfer Coils for Electric Vehicles / R. Bosshard, J. W. Kolar, J. Mühlethaler, I. Stevanović, B. Wunsch and F. Canales // IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronic. – March 2015. – Vol. 3, no. 1. – Рp. 50-64.

8. Design and Control of a Single-Stage Large Air-gapped Transformer Isolated Battery Charger for Wide-Range Output Voltage for EV Applications / Zaka Ullah Zahid, Cong Zheng, Rui Chen, William Eric Faraci, Jih-Sheng Jason Lai, Matthew Senesky, Dave Anderson // Energy Conversion Congress and Exposition (ECCE), 15-19 Sept. 2013 IEEE, pp. 5481-5487.

9. Bosshard R. Inductive power transfer for electric vehicle charging: Technical challenges and tradeoffs / R. Bosshard, J.W. Kolar // IEEE Power Electronics Magazine. – Nov. 2016. – Vol. 3, no. 3. – Рp. 22-30.

10. A New Integration Method for an Electric Vehicle Wireless Charging System Using LCC Compensation Topology: Analysis and Design / Tianze Kan, Trong-Duy Nguyen, Jeff C. White, Rajesh K. Malhan, Chunting Chris Mi // IEEE Transactions on power electronics. – February 2017. – Vol. 32, no. 2. – Рp. 1638–1650.

11. Chwei-Sen Wang. Design considerations for a contactless electric vehicle battery charger / Chwei-Sen Wang, O. H. Stielau and G. A. Covic // IEEE Transactions on Industrial Electronics. – Oct. 2005. – Vol. 52, no. 5. – Pp. 1308–1314.

12. Xia, C., Zhou, Y., Zhang, J., & Li, C. (2012). Comparison of Power Transfer Characteristics between CPT and IPT System and Mutual Inductance Optimization for IPT System. JCP, 7, 2734-2741.

13. Moradewicz A. J. Contactless Energy Transfer System With FPGA-Controlled Resonant Converter / A. J. Moradewicz and M. P. Kazmierkowski // IEEE Transactions on Industrial Electronics. – Sept. 2010. – Vol. 57, no. 9. – Pp. 3181–3190.

14. Fu M. Analysis and Optimized Design of Compensation Capacitors for A Megahertz WPT System Using Full-Bridge Rectifier / M. Fu, Z. Tang and C. Ma // IEEE Transactions on Industrial Informatics. – May 2018. – PP(99):1-1. DOI: http://dx.doi.org/10.1109/TII.2018.2833209.

15. Hong H. The Analysis for Selecting Compensating Capacitances of Two-Coil Resonant Wireless Power Transfer System / H. Hong, D. Yang and S. Won // 2017 IEEE International Conference on Energy Internet (ICEI). – Beijing, 2017. – Рp. 220–225.

16. Huang Z. Design of a Single-Stage Inductive-Power-Transfer Converter for Efficient EV Battery Charging / Z. Huang, S. Wong and C. K. Tse // IEEE Transactions on Vehicular Technology. – July 2017. – Vol. 66, no. 7. – Pp. 5808–5821.

17. Bailian Ni. Design and Comparison of Parallel and Series Resonant Topology in Wireless Power Transfer / Bailian Ni, C. Y. Chung, H. L. Chan // Industrial Electronics and Applications (ICIEA), 2013 8th IEEE Conference (19-21 June 2013), pp. 1832–1837.

Завантажити