Elektrikli araçlar için adaptif empedans eşleştirmesi kullanılarak manyetik rezonans kuplajlı kablosuz şarj sistemi tasarımı ve uygulaması

Kablosuz güç aktarım (KGA) sistemlerinde, düşük güç kayıpları ve yüksek frekanslarda çalışabilme özellikleri nedeniyle E-Sınıfı eviriciler tercih edilmektedir. E-Sınıfı eviricilerin optimum çalışma noktası, sabit yük değeri ve optimum anahtarlama koşulları altında elde edilebilmektedir. Sabit mesafeli KGA uygulamalarında verici ve alıcı bobinlerin yük değeri sabit olduğundan, E-sınıfı eviriciler ideal bir bobin sürücüsü olarak kullanılabilmektedir. Ancak verici ile alıcı arasındaki mesafedeki veya yük değerindeki değişimler, anahtarlama şartlarını olumsuz yönde etkileyerek yüksek anahtarlama kayıplarına neden olmaktadır. Bu tez, bobin sürücüsü olarak kullanılan E-Sınıfı eviriciye dayalı manyetik rezonans kuplajlı kablosuz güç aktarım (MRKKGA) sistemi için yeni bir adaptif empedans eşleştirme algoritması sunmaktadır. Empedans eşleştirme için gerekli eşdeğer kapasite, hesaplanan karşılıklı endüktans değeri kullanılarak belirlenmiş, verici tarafında bir adaptif kapasite dizisi ile oluşturulmuştur. Böylece eviricinin optimum anahtarlama durumu ve empedans eşleştirmesi dinamik olarak sürdürülmüştür. Bir seri kapasitör ağı içeren kapasite dizisinin en iyi kombinasyonu, geliştirilen adaptif empedans eşleştirme algoritması ile belirlenmiştir. Önerilen adaptif empedans eşleştirme algoritması hem benzetim hem de deneysel çalışmalarda doğrulanmıştır. MRKKGA sisteminin E Sınıfı evirici tabanlı 1 kW laboratuvar prototipi tasarlanmıştır. Benzetim ve deneysel sonuçlar, E Sınıfı eviricinin en uygun anahtarlama koşullarının ve KGA sisteminin empedans eşleşmesinin, mesafedeki değişimler altında aynı anda başarılı bir şekilde sağlandığını göstermiştir. Ayrıca, en uygun çalışma koşulunu belirlemek için hem MRKKGA hem de E-Sınıfı eviricinin verimlilikleri aynı anda göz önünde bulundurulmuştur. Bu kadar yüksek bir güç seviyesi için adaptif kapasite dizisi yöntemi henüz literatürde bildirilmemiştir. Sonuç olarak, KGA sisteminin maksimum verimi %91,13 olarak hesaplanmıştır.