Kablosuz Güç Transferi Sisteminin Genelleştirilmiş Düğüm Denklemleri ile Analizi

Öz

Bu çalışmada kablosuz güç transferi yapan bir sistemin analizi için etkin bir yöntem önerilmiştir. Bu amaçla sistemin yapısı incelenmiş ve analizi için genelleştirilmiş düğüm denklemleri yönteminin nasıl uygulanacağı gösterilmiştir. Kablosuz güç transferi yapan sistem seri rezonans devresi topolojisi üzerine kurulmuştur. Analiz yöntemi örnek bir sistem üzerinde uygulanmıştır. Sistemin en temel elemanı olan bobinin tasarımı, Ansys Maxwell programı ile gerçekleştirilmiştir. Uygulanan yöntemle devrenin sistem denklemleri analitik olarak kolay bir şekilde çıkarılmıştır. Sistem denklemleri Laplace bölgesinde çözülerek, devrenin dinamiği, zaman sabitleri ve geçici haldeki durumu hakkında yorumlar yapılmıştır. Daha sonra, sistem denklemleri zaman bölgesine aktarılarak, devrenin sayısal analizi elde edilmiştir.

Anahtar Kelimeler

• Kablosuz Güç Transferi
• Analiz
• Genelleştirilmiş Düğüm Denklemleri
• Rezonans Devresi

Analysis of Wireless Power Transfer System with Modified Nodal Equations Approach

Öz

In this study, an effective method is proposed for the analysis of a system that transfers wireless power. For this purpose, the structure of the system is examined and it is shown how to apply the generalized nodal equations method for analysis. The system that transfers wireless power is based on the series resonance circuit topology. The analysis method is applied to a sample system. The design of the coil, the most basic element of the system, is realized with the Ansys Maxwell program. System equations of the circuit are easily obtained analytically with the applied method. By solving system equations in Laplace domain, comments are made about the dynamics of the circuit, time constants and its transient state. Then, system equations are transferred to the time domain and numerical analysis of the circuit is obtained.

Anahtar Kelimeler

• Wireless Power Transfer
• Analysis
• Modified Nodal Equations
• Resonance Circuit

Kaynakça

1. Ağcal, A., Bekiroğlu, N., & Özçıra, S. (2018). Manyetik rezonanslı kuplaj ile kablosuz enerji transferinde hizalanmış ve hizalanmamış durumların limitlerinin incelenmesi. Fırat Üniv. Fen Bilimleri Dergisi, 3(30), 67-73.
2. Avisire , E., Shahat, A., & Sharaf, A. (Oct. 2018). Magnetic resonance coupling modelling for electric vehicles. IEEE Global Humanitarian Technology Conference (GHTC). USA.
3. Choi , Y., Kwak, B., & Kim, M. (Sept. 2016). 4kW magnetic resonance wireless power transfer system. IEEE Int. Conference on Power System Technology (POWERCON). Australia.
4. Fincan, B. (2015). Elektrikli Araçlar için Kablosuz Şarj Cihazı Tasarımı. Yüksek Lisans Tezi. İstanbul.
5. İşak, P., Kelebekler, E., & Yıldız, A. B. (Kasım 2007). Karşılıklı Endüktans Etkisinin Anahtarlamalı Devrelerde İfade Edilmesi. Kaynak Elektrik.
6. Khutwat, S., & Gaur, S. (Oct. 2016). Wireless charging system for electric vehicle. IEEE Int. Conference on Signal Processing, Communication, Power and Embedded System (SCOPES). India.
7. Liu, C. (Nov. 2018). Field circuit coupling analysis of dynamic wireless charging for electric vehicle. IEEE 2nd Int.Electrical and Energy Conference (CIEEC). China.
8. Liu, C., Jiang, C., & Qiu, C. (May 2017). Overview of coil designs for wireless charging of electric vehicle. IEEE PELS Workshop on Emerging Technologies: Wireless Power Transfer (WoW) . China.

9. Niculae, D., & Iordache, M. (2019). A Review of Electric Vehicles Charging Technologies Stationary and Dynamic. The 11th International Symposium On Advanced Topics In Electrical Engineering. Bükreş, Romanya.
10. Tang, G. (Nov. 2018). Study on frequency Splitting of SS magnetic resonance wireless charging. IEEE Int. Conference on Power System Technology (POWERCON). China.
11. Yang, Q. (May 2017). Max. power transfer scheme for magnetic resonance charging system. IEEE Wireless Power Transfer Conference (WPTC). Taiwan.
12. Youn, J., & Choi, J. (June 2015). High efficiency magnetic resonance wireless power transfer system and charging IC for mobile devices. IEEE 11th Conference on Ph.D. Research in Microelectronics and Electronics (PRIME). UK.