Metoda projektowania i właściwości rezonansowej kaskady cewek w zastosowaniu do bezprzewodowego przesyłu energii elektrycznej

• Autorzy: Kaczmarczyk Z. , Frania K. , Bodzek K. , Ruszczyk A.

Identyfikatory

DOI

10.15199/48.2016.04.25

Warianty tytułu

EN

Design method and properties of the resonant cascade of coils for wireless electrical energy transfer application

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule scharakteryzowano rezonansową kaskadę cewek sprzężonych magnetycznie przeznaczoną do bezprzewodowego przesyłu energii elektrycznej. Opracowany został macierzowy model kaskady bazujący na parametrach względnych, umożliwiający wyznaczenie jej właściwości. Następnie, wykorzystując przygotowany model, zaproponowano metodę projektowania tego typu kaskady. Metodę zilustrowano przykładem i pozytywnie zweryfikowano eksperymentalnie (10 płaskich cewek o średnicy zewnętrznej 14 cm, odległość przesyłu 45 cm, częstotliwość 100 kHz, moc wyjściowa 100 W, sprawność 85,5%). Zaprezentowano również metodę transformacji parametrów kaskady po stronie obciążenia lub zasilania.

EN

The paper describes the resonant cascade of magnetically coupled coils designed for wireless electrical energy transfer. The matrix model of the cascade was formulated to determine its properties. The model is based on relative parameters. Then, applying the prepared model, the design method of such cascades was proposed. The method was illustrated by an example and positively verified experimentally (10 flat coils with outer diameter of 14 cm, transfer distance of 45 cm, frequency of 100 kHz, output power of 100 W, efficiency of 85,5%) The transformation method of cascade parameters on the load or supply side was also presented.

Słowa kluczowe

PL

bezprzewodowy przesył energii elektrycznej; obwód sprzężony magnetycznie; obwód rezonansowy

EN

wireless electrical energy transfer; magnetic coupled circuit; resonant circuit

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przegląd Elektrotechniczny
• Rocznik: 2016
• Tom: R. 92, nr 4
• Strony: 120--125
• Opis fizyczny: Bibliogr. 10 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Kaczmarczyk Z.

• Politechnika Śląska, Katedra Energoelektroniki, Napędu Elektrycznego i Robotyki, ul. B. Krzywoustego 2, 44-100 Gliwice

autor

Frania K.

• Politechnika Śląska, Katedra Energoelektroniki, Napędu Elektrycznego i Robotyki, ul. B. Krzywoustego 2, 44-100 Gliwice

autor

Bodzek K.

• Politechnika Śląska, Katedra Energoelektroniki, Napędu Elektrycznego i Robotyki, ul. B. Krzywoustego 2, 44-100 Gliwice

autor

Ruszczyk A.

• Korporacyjne Centrum Badawcze ABB, ul. Starowiślna 13A, 31-038 Kraków

Bibliografia

• [1] Imura T., Okabe H., Hori Y., Basic Experimental Study on Helical Antennas of Wireless Power Transfer for Electric Vehicles by using Magnetic Resonant Couplings, IEEE Conference on Vehicle Power and Propulsion, (2009), 936-940
• [2] Byungcho C., Jaehyun N., Honnyong C., Taeyoung A., Seungwon C., Design and Implementation of Low-Profile Contactless Battery Charger Using Planar Printed Circuit Board Windings as Energy Transfer Device, IEEE Transactions on Industrial Electronics, 51 (2004), n.1
• [3] Chen Q., Wong S., Tse C., Ruan X., Analysis, Design, and Control of a Transcutaneous Power Regulator for Artificial Hearts, IEEE Trans. on Biomedical Circuits and Systems, 3 (2009), n.1, 23-31
• [4] Moradewicz A., Kaźmierkowski M., Resonant Converter Based Contactless Power Supply for Robots and Manipulators, Journal of Automation, Mobile Robotics & Intelligent Systems, (2008), n.2, 20-25
• [5] Judek S., Karwowski K., Analysis of Inductive Power Transfer Systems for Variable Air Gap and Voltage Supply Frequency, IEEE Symp. on Industrial Electronics, (2011), 1963-1968
• [6] Piróg S., Stala R., Gąsiorek S., Bezstykowe zasilanie ruchomych, separowanych odbiorników energii elektrycznej Cz. 1 i 2, Przegląd Elektrotechniczny, 79 (2003), nr 5, 326-363, nr 6, 410-414
• [7] Cieśla T., Kaczmarczyk Z., Stępień M., Kustosz R., Grzesik B., Prototyp układu bezprzewodowej transmisji energii elektrycznej Pomiary Automatyka Kontrola, 56 (2010), nr 8, 922-925
• [8] Harrison R., Designing Efficient Inductive Power Links for Implantable Devices, Circuits and Systems, IEEE International Symposium, (2007)
• [9] Yang Z., Liu W., Basham E., Inductor Modeling in Wireless Links for Implementable Electronics, IEEE Transactions on Magnetics, 43 (2007), n.10, 3851-3860
• [10] Cieśla T., Kaczmarczyk Z., Grzesik B., Stępień M., Obwody do bezprzewodowego przesyłu energii elektrycznej, Kwartalnik Elektryka, (2009), nr 4

Uwagi

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę.