Tytuł pozycji:
Estimating the possibility of maximizing efficiency in the periodic WTP system
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.
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.
Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2021).
