تصميم وتنفيذ نماذج نقل الطاقة اللاسلكية للتحقق من صحة البحث

رسالة ماجستير

اسم الباحث : حيدر حميد حسين

اسم المشرف : أ.د.علي جعفر مهدي

الكلمات المفتاحية : Design and Implementation for Wireless Power Transfer contains (large scale and small scale) Prototypes for Research Validation

الكلية : كلية الهندسة

الاختصاص : علوم الهندسة الكهربائية

سنة نشر البحث : 2023

تحميل الملف : اضغط هنا لتحميل البحث

الخلاصة

على نطاق واسع في تقنيات الشحن اللاسلكي في (WPT) تم اعتماد نقل الطاقة اللاسلكية الاستقرائي

تطبيقات المركبات الكهربائية لقدرته على نقل مستويات عالية من الطاقة بكفاءة عبر مسافات طويلة الاستقرائي تطبيق الشحن ويمكن استخدامه في WPT يمكن أن تصل إلى 5 سم. يتجاوز استخدام مجموعة نقل الحركة في السيارة الكهربائية. المحرك داخل العجلة هو تصميم مبتكر لمجموعة نقل الحركة حظي مؤخرًا باهتمام المجتمع البحثي. في هذا التكوين، يتم تثبيت المحركات الكهربائية في عجلات السيارة ويتم تشغيلها لاسلكيًا مما يلغي الحاجة إلى كابلات الطاقة وعلبة التروس أو عمود الإدارة، مما يقلل من فقد الطاقة الميكانيكية، ويوفر حرية التحكم ويوفر مساحة أكبر في تصميم هيكل السيارة. في هذه الأطروحة، تم تصميم نموذج أولي لنقل الطاقة اللاسلكية الاستقرائي بمدخل واحد ومخرج واحد لشحن المركبات الكهربائية ويتم تحديد الكفاءة تحت مسافات الشحن المختلفة عمليًا.

يتم تقديم الجهد الحقيقي وأشكال الموجة الحالية للجهود والتيارات (في الجانبين المرسل والمستقبل)

للتحقق من قوة النموذج الأولي المقترح لشحن البطارية تحت مسافات فجوة هوائية مختلفة. بعد ذلك،

تم تصميم وتنفيذ نظام نقل الطاقة اللاسلكي بنظام نموذج أولي للمحرك الكهربائي بقدرة 250 واط.

يعتمد النظام على تقنية نقل الطاقة اللاسلكية الاستقرائي حيث يتم تصميم ملفين ومقارنتهما بشكل يتم توفيره D متبادل عند 65 كيلو هرتز. يتم تشغيل ملف جهاز الإرسال بواسطة عاكس من الفئة

بواسطة بطارية 120 فولت و 10 أمبير. يقوم ملف المستقبل بتزويد دائرة المحرك في ظروف تحميل

المقترح بناءً على نقاط التقاطع على الرسوم WPT مختلفة. يتم إجراء تحليل الأستقرارية لنموذج

البيانية لاقتران المعاملات مقابل معلمات وحدات التحكم (أي دورات عمل المحولات في جانبي

مستقر في النطاق المحدود لدورات العمل التي WPT الإرسال والاستقبال). تظهر النتائج أن نموذج تحقق أفضل اقتران للمعاملات.

Design and Implementation for Wireless Power Transfer Prototypes for Research Validation

Abstract

Wireless charging stations will become one of the emerging trends in
the field of EV charging that has recently received considerable critical
attention from researchers and practitioners to respond to the potential power and energy needs of EV. Inductive wireless power transmission (IWPT) is widely adopted in wireless charging techniques in EV applications for its capability to efficiently transmit high power levels over long distances that can reach up to 5 cm. The use of inductive IWPT goes beyond the charging application and can be used in the drivetrain of the electric vehicle. In-wheel motor is an innovative drivetrain design that has recently earned attention from the research community. In this configuration, electric motors are mounted in the wheels of the vehicle and powered wirelessly eliminating the need for power cables, reducing mechanical power loss, providing control freedom and saving more space in the vehicle body design. In this thesis, a one-input one-output inductive wireless power transmission prototype is
designed for EV charging and the efficiency under different charging
distances are practically determined. The absolute voltage and current
waveforms of the voltages and currents (in the transmitted and received
sides) are presented to validate the robustness of the proposed prototype for battery charging under various air gap distances. Then, a wireless power
transmission system is designed and implemented with a 250 Watt in-wheel
electric motor prototype system. The system is based on inductive wireless
power transmission technology in which two coils are designed and mutually coupled at 65 kHz. The transmitter coil is driven by a Class-D inverter that is supplied by a 120 V, 10 A battery. The receiver coil supplies the motor drive circuit at different loading conditions. The stability analysis for the proposed WPT model is performed based on points of intersection on graphs of the coupling of coefficients versus the controllers’ parameters (i.e. duty
VI cycles of the converters in the sending and receiving sides). The results show that the WPT model is stabilized in the limited range of duty cycles that achieve the best coupling of coefficients.