Manyetik Rezonanslı Kuplaj ile Kablosuz Enerji Transferinde Hizalanmış ve Hizalanmamış Durumların Limitlerinin İncelenmesi

Bu çalışmada; manyetik rezonanslı kuplaj teorisi kullanılarak kablosuz enerji transferi (KET) sistemi alıcı ve verici bobinlerinin konumsal ve açısal olarak hizalanmış ve hizalanmamış durumları incelenmiştir. Eşdeğer devrenin bazı parametreleri ANSYS® Maxwell 3D programı ile hesaplanmıştır. Hizalanmış ve hizalanmamış durumlar için yüksek verimin hangi hava aralığı limitlerine kadar ulaşabildiği gösterilmiştir. Devrenin analitik çözümü MATLAB programında sistemin matematiksel modeli yazılarak yapılmıştır. Sistemin nümerik çözümü ise bir devre simülasyon programı olan PSIM ile yapılmıştır. Ayrıca ANSYS® Maxwell 3D programı yardımıyla sonlu elemanlar yöntemi (SEY) kullanılarak üç boyutlu sistemin geçici hal analizi yapılmıştır. Verici sinüsoidal gerilim kaynağı ile beslenerek alıcı akım ve gerilimi gözlenmiştir. Giriş ve çıkış güçleri hesaplanarak sistemin verimi 3 farklı programda hesaplanarak karşılaştırmalı olarak verilmiştir. Sonuçlar, hizalanmış ve hizalanmamış durumlarda belirli mesafelere kadar verimli bir şekilde güç aktarıldığını göstermiş, verimin düşmeye başladığı noktalar ise tasarlanan KET sisteminin hava aralığı ve açısal limitlerinin belirlenmesini sağlamıştır.

Anahtar Kelimeler:

Kablosuz enerji transferi, Manyetik rezonanslı kuplaj, Sistem verimi

PDF

___

1. Tesla, N., (1900). Apparatus for Transmission of Electrical Energy, U.S. Patent No. 649,621. 2. Tesla, N., (1901). Means for Increasing the Intensity of Electrical Oscillations, U.S. Patent No. 685,012. 3. Tesla, N., (1905). Art of Transmitting Electrical Energy through Natural Mediums, U.S. Patent No. 787,412. 4. Brown, W. C., (1965). Experimental Airborne Microwave Supported Platform, Raytheon Co Burlington, MA Microwave and Power Tube Div. 5. Sahai, A. and Graham, D., (2001). Optical wireless power transmission at long wavelengths, IEEE Int. Conf. on Space Optical Sys&App. (ICSOS), 164-170. 6. Zaho, J., (2012). A Contrastive Studies between Magnetic Coupling Resonance and Electromagnetic Induction in Wireless Energy Transmission, Electromagnetic Field Problems and Applications (ICEF),1-4. 7. Kurs, A., Karalis, A., Moffatt, R., Joannopoulos, J. D., Fisher, P., ve Soljacic, M., (2007). Wireless power transfer via strongly coupled magnetic resonances, Science, 317, 83-86. 8. Karalis, A., Joannopoulos, J. D., ve Soljacic, M., (2008). Efficient wireless non-radiative mid-range energy transfer, Ann. Phys., 323, 34-48. 9. Agcal, A., Bekiroglu, N., and Ozcira, S., (2015). Examination of Efficiency Based on Air Gap and Characteristic Impedance Variations for Magnetic Resonance Coupling Wireless Energy Transfer, Journal of Magnetics, vol. 20, 57-61. 10. Agcal, A., (2014). Kablosuz Enerji Transferinde Farklı Hava Aralıkları ve Karakteristik Empedanslara Göre Verim Analizi, Yüksek Lisans Tezi, YTÜ FBE. 11. Imura, T., ve Hori, Y., (2011). Maximizing Air Gap and Efficiency of Magnetic Resonant Coupling for Wireless Power Transfer Using Equivalent Circuit and Neumann Formula, IEEE Trans. Ind. Electron., 58, 4746-4752. 12. The MathWorks, Simulink SimPowerSystems Toolbox , The MathWorks, Inc., 2009. 13. PSIM Help, PSIM User Manual, Powersim Inc. 14. ANSYS® Maxwell v.17 User Guide, Ansoft.