PL EN


Preferencje help
Widoczny [Schowaj] Abstrakt
Liczba wyników
Tytuł artykułu

Estimating the possibility of maximizing efficiency in the periodic WTP system

Wybrane pełne teksty z tego czasopisma
Identyfikatory
Warianty tytułu
PL
Oszacowanie możliwości maksymalizacji sprawności w periodycznym systemie WPT
Języki publikacji
EN
Abstrakty
EN
The article presents an analysis of the maximum efficiency available to obtain in periodic Wireless Power Transfer (WPT) systems. The article also proposes analitycal solution of the transmitter-receiver system, taking into account the parameters calculated on the basis of analytical equations concerning the influence of magnetic couplings, structure geometry and the type of loads. The purpose was to quickly determine the output parameters (e.g. power, efficiency) both with analytical model and by using equivalent numerical model. Also a numerical model with simplified structure and boundary conditions as well as equivalent circuit model is proposed to solve WPT system with many magnetically coupled planar coils. A multivarint analysis is performed, which took into account the variability of the number of turns, distance between a transmitting and receiving coil, and a frequency of an energy source. The formulas for the load impedance to maximize efficiency, which are taking into account electrical parameters of the system resulting from its geometry, are presented. The results obtained from proposed models were consistent, which confirmed the correctness of the adopted circuit model. The results allow for a detailed discussion of the dependence of the efficiency and power of the WPT system with respect to geometry of spiral coils.
PL
W artykule przedstawiono analizę maksymalnej możliwej do uzyskania sprawności w układach periodycznych Wireless Power Transfer (WPT). W artykule zaproponowano również rozwiązanie analityczne układu nadawczo-odbiorczego, uwzględniające parametry obliczone na podstawie równań analitycznych dotyczących wpływu sprzężeń magnetycznych, geometrii konstrukcji i rodzaju obciążeń. Celem było szybkie określenie parametrów wyjściowych (np. Moc, sprawność) zarówno za pomocą modelu analitycznego, jak i za pomocą równoważnego modelu numerycznego. Zaproponowano również model numeryczny z uproszczoną strukturą i warunkami brzegowymi, a także model obwodu zastępczego do rozwiązania układu WPT z wieloma cewkami planarnymi sprzężonymi magnetycznie. Przeprowadzono analizę wielowarstwową, w której uwzględniono zmienność liczby zwojów, odległość między cewką nadawczą i odbiorczą oraz częstotliwość źródła energii. Przedstawiono wzory na impedancję obciążenia w celu maksymalizacji sprawności uwzględniające parametry elektryczne układu wynikające z jego geometrii. Wyniki uzyskane z zaproponowanych modeli były zgodne, co potwierdziło poprawność przyjętego modelu obwodu. Uzyskane wyniki pozwalają na szczegółowe omówienie zależności sprawności i mocy układu WPT od geometrii cewek spiralnych.
Rocznik
Strony
128--133
Opis fizyczny
Bibliogr. 24 poz., rys., tab.
Twórcy
  • Białystok University of Technology, Faculty of Electrical Engineering, Wiejska 45D, 15-351 Białystok
Bibliografia
  • [1] Barman S.D., Reza A.W., Kumar N., Karim Md. E. , Munir A.B. , Wireless powering by magnetic resonant coupling: Recent trends in wireless power transfer system and its applications, Renewable and Sustainable Energy Reviews, 51 (2015), 1525-1552
  • [2] Liu X. , Wang G. , A Novel Wireless Power Transfer System With Double Intermediate Resonant Coils, IEEE Transactions on Industrial Electronics, 63 (2016), 2174-2180
  • [3] Wenxing Z, Chi Kwan L , Hui S.Y.R. , General analysis on the use of Tesla's resonators in domino forms for wireless power transfer, IEEE Transactions on Industrial Electronics, 60 (2013), no. 1, 261-70
  • [4] Zhang Z., Pang H., Georgiadis A., Cecati C., Wireless Power Transfer-An Overview, IEEE Trans. Ind. Electron., 66 (2019), no. 2, 1044-1058
  • [5] Luo Z., Wei X., Analysis of Square and Circular Planar Spiral Coils in Wireless Power Transfer System for Electric Vehicles, IEEE Transactions on Industrial Electronics, 65 (2018), 331-341
  • [6] Batra T. , Schaltz E. , Ahn S. , Effect of ferrite addition above the base ferrite on the coupling factor of wireless power transfer for vehicle applications, Journal of Applied Physics, 117 (2015), 17D517
  • [7] Rim C.T. , Mi C. , Wireless Power Transfer for Electric Vehicles and Mobile Devices; John Wiley & Sons, Ltd.: Hoboken, United States, 2017, 473-490
  • [8] Fujimoto K. , Itoh K. , Antennas for Small Mobile Terminals, 2nd ed., Artech House: Norwood, USA, 2018, 30-70
  • [9] Manivannan P. , Bharathiraja S. , Qi Open Wireless Charging Standard – A Wireless Technology for the Future, International Journal of Engineering and Computer Science, 2 (2013), no. 3, 573-579
  • [10] Steckiewicz A . , Stankiewicz J . M., Choroszucho A. , Numerical and Circuit Modeling of the Low-Power Periodic WPT Systems, Energies, 13 (2020), no. 10, 1-17
  • [11] Rozman M., Fernando M., Adebisi B., Rabie K. M., Collins T., Kharel R., Ikpehai A., A New Technique for Reducing Size of a WPT System Using Two- Loop Strongly-Resonant Inductors, Energies, 10 (2017), 1614
  • [12] Liu X. , Wang G. , A Novel Wireless Power Transfer System With Double Intermediate Resonant Coils, IEEE Trans. Ind. Electron., 63 (2016), pp. 2174-2180
  • [13] El Rayes M.M., Nagib G., Abdelaal W.G.A., A Review on Wireless Power Transfer, IJETT, 40 (2016), 272- 280
  • [14] Re P.D.H., Podilchak S.K., Rotenberg S., Gousset is G. , Lee J. , Circularly Polarized Retrodirective Antenna Array for Wireless Power Transmission, In Proceedings of 2017 11th European Conference on Antennas and Propagation (EUCAP), Paris, France, 19-24 March (2017), pp. 891-895
  • [15] Nikoletseas S., Yang Y. , Georgiadis A., Wireless Power Transfer Algorithms, Technologies and Applications in Ad Hoc Communication Networks, Springer: Cham, Switzerland, (2016), pp. 31-51
  • [16] Steckiewicz A., Choroszucho A., Numerical investigation of quasi-static magnetic cloak performance in time-varying magnetic field, Romanian Journal of Physics, 64 (2019), 606, 1-11
  • [17] Li X., Zhang H., Peng F., Li Y. , Yang T., Wang B., Fang D., A wireless magnetic resonance energy transfer system for micro implantable medical sensors, Sensors, 12 (2012), 10292-10308
  • [18] Fitzpatrick D. , Implantable Electronic Medical Devices; Academic Press: San Diego, United States, 2014, 7-35
  • [19] Kesler M. , Highly Resonant wireless power transfer: safe, efficient and over distance, WiTricity Corporation, 2013
  • [20] Martin P., Ho B.J., Grupen N., Muñoz S. , Srivastasa M. , An iBeacon Primer for Indoor Localization, In Proceedings of the 1st ACM Conference on Embedded Systems for Energy-Efficient Buildings (BuildSys’14), Memphis, USA, 3-6 November 2014, 190-191
  • [21] Choroszucho A. , Analysis of the influence of the complex structure of clay hollow bricks on the values of electric field intensity by using the FDTD method, Archives of Electrical Engineering, 65 (2016), no. 4, pp. 745-759
  • [22] Ping L., Qi-tao Y., Yun-liang L.: Analysis of electromagnetic propagation into reinforced concrete walls by FEM-PML methods. IEEE International Conference on Microwave and Millimeter Wave Technology, ICMMT 2008 Proceedings, s. 1-4, 2008.
  • [23] Mohan S., Hershenson M., Boyd S., Lee T., Simple Accurate Expressions for Planar Spiral Inductances, IEEE Journal of solid-state circuits, 34 (1999), no. 10, 1419-1424
  • [24] Liu S. , Su J. , Lai J. , Accurate Expressions of Mutual Inductance and Their Calculation of Archimedean Spiral Coils, Energies, 12 (2017), no. 10, 1-14
Uwagi
Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2021).
Typ dokumentu
Bibliografia
Identyfikator YADDA
bwmeta1.element.baztech-30168d32-afaa-4e51-ab16-7c858fb207b6
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.