Oscillating driving circuit for a wireless power transfer system

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Rhodes, Miguel Filipe Matos de
Data de Publicação: 2016
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: eng
Título da fonte: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
Texto Completo: http://hdl.handle.net/10400.21/7493
Resumo: Thesis presented for the Master’s Degree in Electrical Engineering
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spelling Oscillating driving circuit for a wireless power transfer systemWireless power transferClass-E inverterMode theoryZVSTransferência de potência sem fiosInversor class-ETeoria dos modosThesis presented for the Master’s Degree in Electrical EngineeringIn this thesis a power converter is designed to power a wireless power transfer system. The Converter is composed by a DC-AC Class-E inverter, a matching circuit and a spiral antenna. The system is designed to provide 200W and has a working frequency of 13.57 MHz, to comply with the restriction of the radio regulations. Other solutions and the reason for the choice are presented. the theory of modes is briefly introduced characterize a wireless power transfer system. The components of the Class-E inverter were calculated to guarantee the Zero Voltage Switching (ZVS) operation, resulting in the only losses in the system been the conducting ones. When operating in optimal conditions, the converter has an efficiency higher than 90%. A spiral Antenna is designed and its self-inductance is calculated utilizing potential vectors. The antenna has the purpose of exciting the wireless power transfer system. To attach the antenna to the inverter a matching circuit is designed to make sure that the inverter operates with high efficiency, regardless of the antenna’s impedance. The results were provide by simulations using Orcad’s PSpice software and the components calculations were made using MATLAB. The simulation results show the behavior of the system working in non-optimum conditions and they are used to tune the components of the inverter and the matching circuit to achieve ZVS on the MOSFET and reach the highest efficiency.Nesta tese um um conversor de potência é desenvolvido com o objetivo de alimentar um sistema de transferência de energia sem fios. O conversor é composto por um inversor Class-E, um circuito adaptativo e uma antena espiral. O sistem é dimensionado para fornecer 200W e opera a uma frequência de 13,57 MHz, obedecendo os regulamento da leis internacionais de transmissão de radio. A teoria dos modos é brevemente introduzida para caracterizar um sistema de transferência de energia sem fios. Os componentes do inversor Class-E foram calculados para garantir o funcionamento em ZVS (Zero voltage Switching), portanto a unicas perdas são as perdas de condução. Quando operando nas condições ótimas de funcionamento, o inversor tem uma eficiência acima dos 90%. A antena espiral é dimensionada e sua auto-indutancia é calculada com vetores potênciais. O propósito da antena é excitar o sistema de transferência de energia sem fios. Para juntar a antena e o inversor, um sistema adaptativo é desenvolvido para compensar a mudança de impedancia causada pela antena. Dessa forma, o circuito pode operar na sua eficiência máxima. Os resultados foram obtidos por simulações utilizando PSpice, da Orcad, e os componentes foram calculados com MATLAB. As simulações mostram o funcionamento quando o sistema não opera no modo ótimo e como é possivel afinar os componentes do inversor e o cirucito adaptativo para atingir o ZVS no MOSFET e manter a eficiência alta.Instituto Superior de Engenharia de LisboaRedondo, Luís Manuel dos SantosChaves, Miguel Cabral FerreiraRCIPLRhodes, Miguel Filipe Matos de2017-11-13T12:33:23Z2016-11-302016-11-30T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfhttp://hdl.handle.net/10400.21/7493TID:201755130engRHODES, Miguel Filipe Matos de - Oscillating driving circuit for a wireless power transfer system. Lisboa: Instituto Superior de Engenharia de Lisboa, 2017. Dissertação de mestrado.info:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)instname:Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãoinstacron:RCAAP2023-08-03T09:53:38Zoai:repositorio.ipl.pt:10400.21/7493Portal AgregadorONGhttps://www.rcaap.pt/oai/openaireopendoar:71602024-03-19T20:16:26.113777Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos) - Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãofalse
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