Registration Number
0824U003065, PhD dissertation
Status
Доктор філософії
Date
23-10-2024
popup.evolution
o
Title
Semiconductor converters with improved mass - dimensional parameters for wireless charging based on Z-source network in resonant mode
Author
Bohdan P. Pakhaliuk,
popup.head Maxim A. Homenko
popup.head Oleksandr O. Husev
popup.opponent Sergei Peresada
popup.opponent Yuriy M. Vasetsky
popup.review Vadim M. Bodunov
popup.review Oleksiy M. Gorodny
popup.rada
Chernihiv Polytechnic National University
Description
Пахалюк Б.П. Напiвпровiдниковi перетворювачi з покращеними масогабаритними параметрами для бездротової зарядки на основi iмпедансної ланки в резонансному режимi. - Квалiфiкацiйна наукова праця на правах рукопису.
Дисертацiя на здобуття наукового ступеня доктора фiлософiї за спецiальнiстю 141 «Електроенергетика, електротехнiка та електромеханiка» (014 - Електрична iнженерiя). - Нацiональний унiверситет “Чернiгiвська полiтехнiка”, Чернiгiв, 2024.
Дисертацiйна робота присвячена вирiшенню актуального наукового завдання - оптимiзацiї перетворювача, як частини системи бездротової передачi енергiї з використанням багатобмоточних рiшень, а саме використанню iмпедансної ланки з мiнiмальною кiлькiстю напiвпровiдникових елементiв, шляхом виконання аналiзу, розрахункiв i впровадженням програмних i технiчних методiв.
З розвитком технологiй, а також зi збiльшенням кiлькостi портативних електричних пристроїв технологiя бездротової передачi енергiї набула виликої популярностi в останнi десятилiття. Такi системи характеризуються високою надiйнiстю, оскiльки не маєть дротiв i механiчних роз’ємiв. Це також пiдвищує безпечнiсть таких систем, де присутнiсть високого рiвня вологостi чи iнших факторiв не впливає на процес передачi енергiї. Вiдсутнiсть необхiдностi в безпосередньому механiчному контактi мiж приймачем i передавачем дозволяє розмiстити системи передачi енергiї в герметичному корпусi, що дозволяє багатократно збiльшити стiйкiсть таких пристроїв до будь яких зовнiшнiх чинникiв.
Не зважаючи на те, що технологiя бездротової передачi енергiї вже вiдома бiльше нiж сто рокiв, основним завданням залишається мiнiмiзацiя розмiру системи передачi енергiї, разом зi збiльшенням її надiйностi та безпеки. Основними елементами, якi визначають як розмiр так i цiну систем бездротовох передачi енергiх є напiвпровiдниковi i реактивнi компоненти.
В ходi математичного аналiзу, з використанням iмiтацiйних моделей зв’язаних котушок, було визначено, що з точки зору пiдтримання фiксованої вихiдної потужностi i високої ефективностi можлива реалiзацiя зв’язаних котушок з мiнiмальною кiлькiстю виткiв, але з високою об’ємною густиною потужностi.
Проаналізувавши топології iнверторiв, в ходi багатокритерiального порiвняльного аналiзу, була запропонована топологiя з використанням iмпедансної ланки, яка дозволила зменшити втрати в напiвпровiдникових елементах i збiльшила надiйнiсть схеми завдяки реактивним компонентам, якi обмежують струм вiд вхiдного джерела в режимi повної провiдностi. Така топологiя пiдвищує вхiдну напругу i дозволяє працювати з напругами, якi в одиницi разiв перевищують вхiдну напругу. Це дозволяє виконувати передачу енергiї при зменшених значеннях струму, тим самими зменшуючи втрати в iндуктивностях i в зв’язаних котушках.
Враховуючи що для роботи запропонованого рiшення в системi зарядки аккумуляторiв є необхiдним зворотнiй зв’язок, який має коммунiкацiйну затримку i яка може вплинути на стабiльнiсть системи керування, було запропоновано систему керування з використанням предиктора Смiта. Це дозволило мiнiмiзувати вплив коммунiкацiйної затримки i розширити дiапазон стабiльностi при значних вiдхиленнях затримки.
З метою верифiкацiї роботи запропонованого рiшення бездротової передачi енергiї був розроблений експериментальний макет малої потужностi, який був проаналiзований при рiзних конфiгурацiях топологiй, таких як рiзнi положення зв’язаних котушок чи конфiгурацiя з використанням додаткового напiвпровiдникового ключа для мiнiмiзацiї втрат. Також був розроблений макет конвенцiонального рiшення бездротової передачi енергiї. Цi рiшення були порiвнянi в схожих умовах, при однакових вхiдних параметрах i спiввiдношеннях коєфiцiєнтiв зв’язку зв’язаних котушок. Запропоноване рiшення показало вищу ефективнiсть.
Registration Date
2024-09-06
popup.nrat_date
2024-11-21 / 2026-07-01
