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制御を不要とする高周波無線電力伝送システムの研究開発

无需控制的高频无线电力传输系统的研发

基本信息

批准号：
22KJ0481
负责人：
朱聞起
金额：
$ 1.41万
依托单位：
Chiba University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2023
资助国家：
日本
起止时间：
2023-03-08 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ0481/
关键词：
無線電力伝送 E級発信機ソフトスイッチング

项目摘要

本研究は、負荷抵抗変動(課題1)及び位置ずれ (課題2)に対して、制御システムを用いず一定出力と高効率を達成する、「制御不要な高周波WPTシステム」の研究開発に取り組む。応用例として、人が容易に届かない場所に設置された無線IoT機器に給電しに行くドローンによるWPTシステムを開発し、実機実験により提案の有効性、妥当性、革新性を示す。以下に主な研究成果を示す。(課題1) E級スイッチング回路における負荷非依存技術はWPTの諸課題の解決にマッチした技術であり，有望な解決策になることに気づき、E級増幅器、E級周波数逓倍器、E-1級増幅器、など様々なインバータ回路に対して解析を行い、設計理論を体系化した. さらに、ドローンなど様々な受電機に搭載されるリチウムイオンバッテリーの負荷変動特性を想定し、バッテリー充電に必要な一定出力電流・電圧を切り替える機能を有するインバータを提案した. 負荷非依存インバータの設計論を統合する（特許申請技術）ことにより，負荷変動に対してインバータ側で一定電圧，一定電力出力の切り替えに初めて成功した.(課題2) 送・受電器の位置ずれに対し，一定出力電圧および高電力伝送効率を維持するため、自己同調形E級発振機を提案した．提案回路では，駆動信号と出力電圧の位相差が一定になるように動作周波数を自律的に調整することで，位置ずれによる出力共振インダクタンスの変化に対しても頑強性を持ち，負荷非依存動作を維持することができる。回路解析と実験検証によって，提案手法の有効性及び妥当性を確認した.。これらを通じて確立した解析技術により，負荷変動・インダクタンス変動に対する非依存特性を自由自在に設計できるようになっている。

In this study, the load resistance exercise (item 1) and the position test (item 2) were conducted, and the control system was used to ensure that the high frequency response rate was high, and the research on "do not use high-frequency WPT weapons" was conducted. It is easy for people to use use cases and people to set up wireless IoT machines, operating systems, WPT machines and proposals that are effective, appropriate, and innovative. The following "main" research results are shown. (topic 1) E-mail transmission loops, non-dependent technology WPT problem solving, technology analysis, E-level amplitude multiplier, E-wave multiplier, Emur1-level amplitude multiplier, loop analysis and systematization are expected to be implemented. It is necessary to make a contribution to the power supply, electricity, etc. The system of the non-dependent system (special permission to apply for technology) is used in the system, and the power supply is required for a certain amount of electricity, and a certain amount of power is used to replace the initial application successfully. (item 2) if the position of the transmitter and receiver is very sensitive, you must make an effort to maintain the delivery rate of the high power plant, and make your own proposal for the same shape E-type vibration machine. The proposal loop is closed, the power signal is out of phase, the phase difference of the dynamic signal is less than a certain limit, and the operation cycle wavenumber is self-regulated. In the position, the force resonance is used to enhance the strength of the device, and the load-independent action is used to maintain the force response. The loop analysis shows that the method of the proposal is sexual and appropriate. It is necessary to make sure that the system is used to analyze the technical information, and that the non-dependent properties of the system are free to design the system.