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Development of load-independent single-input multiple-output wireless power transfer system with high frequency

负载无关单输入多输出高频无线电力传输系统的开发

基本信息

批准号：
21K04029
负责人：
魏秀欽
金额：
$ 2.75万
依托单位：
Chiba Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

ワイヤレス給電システムには解決すべき課題が山積している。特に負荷変動による電力伝送特性の低下への対応は最重要な課題となる。この対策として、負荷変動の情報を検知し、送電側にその情報をフィードバックすることで出力を調整する制御システムを構築するアプローチが常識的かつ一般的である。しかし、情報のフィードバックには無線通信を用いなければならず、その送電遅延を補償した制御システムの構築は容易ではない。また、複数の受電デバイスからのフィードバック情報を送電側で処理するためには、計算処理の困難度や計算負荷の増加に対する問題にも対応しなければならない。これらの流れはMHz帯のワイヤレス給電システムの特徴である小型化の利点を帳消しにしかねない。本研究では、負荷変動にロバストな一送電多受電ワイヤレス給電システムを開発することを目的とする。本研究のアイディアは30年前に提案され、これまで陽の目をみなかった、負荷変動に依存せず、安定した出力とソフトスイッチングを常に達成できる「負荷非依存モード」に光を当て、これをワイヤレス給電システム設計に応用することにある。本年度は送電部にE級インバータ、受電部にD級整流器を適用した1入力1出力のワイヤレス給電システムに負荷非依存モードを搭載するための設計理論を確立した。解析の中、入力電流の交流成分を考慮しなければならないことを明らかにし、フーリエ解析とフィルタ理論を駆使することで、上記の回路構成を備えるワイヤレス給電システムにおいて、ソフトスイッチングと定出力を常に達成する負荷非依存モードの解析表現法を新たに確立することができた。さらに、具体的なシステムを設計し、実験による動作確認を行った。その結果、高周波でソフトスイッチングと定出力動作を達成することを確認し、高効率動作と高性能化の両立が図れることを示すことができた。

The power supply system is designed to solve the problem of power supply. The most important problem is to reduce the power transmission characteristics due to load variation. The information of load change and power transmission side is detected and the information of output adjustment and control system is constructed. For example, information transmission is easy to construct, and it is easy to compensate for the delay of transmission. For example, the problem of calculating the difficulty of processing and increasing the load on the transmission side of the power reception system The characteristics of the power supply system in the MHz band are characterized by miniaturization and cost reduction. This study aims to develop a power supply system for power transmission and power reception. This study was conducted 30 years ago. It was proposed that the load should be independent of the load. The load should be independent of the load. This year, the design theory of Class E rectifier and Class D rectifier is established. Analysis of AC components of the neutral and incoming currents is based on the theory of load independent analysis. For details, please refer to the design, implementation and action confirmation. Results: High frequency operation, constant force operation, confirmation, high efficiency operation, high performance operation