ПІДВИЩЕННЯ ЕФЕКТИВНОСТІ БЕЗДРОТОВИХ СИСТЕМ ПЕРЕДАЧІ ЕНЕРГІЇ ЗА ДОПОМОГОЮ РЕЗОНАНСНОГО ІНДУКТИВНОГО ЗВ’ЯЗКУ ТА ДИНАМІЧНОЇ БЕЗДРОТОВОЇ ЗАРЯДКИ

Анотація

У статті представлено комбінований підхід до підвищення ефективності систем бездротової передачі енергії, інтегруючи резонансний індуктивний зв’язок із динамічною бездротовою зарядкою та оптимізоване управління енергією. Дослідження зосереджено на покращенні передачі енергії шляхом максимізації взаємної індуктивності та функціональності резонансних котушок у ближньому полі. Щоб досягти цього, були розроблені розширені компенсаційні мережі та алгоритми керування, які забезпечують точне налаштування резонансу та динамічну стабільність системи. Дослідження представляє математичну модель, що описує динамічний стан системи за допомогою резонансного рівняння передачі енергії, враховуючи резистивні втрати, реактивний зв’язок і нелінійності системи, забезпечуючи основу для аналізу взаємодії котушок і оптимізації параметрів індуктивного зв’язку. Взаємна індуктивність між котушками була додатково змодельована з використанням геометричних і матеріальних параметрів, а передача енергії була виражена як функція кутової частоти та струму передавача. Експериментальна установка була розроблена для перевірки теоретичної основи, зосереджуючись на динамічній зарядці для безпілотних наземних транспортних засобів (unmanned ground vehicles – UGV). Прототип системи включав масив котушок передавача, інтегрованих у тестову платформу, і котушку приймача, встановлену на UGV. Було перевірено кілька сценаріїв, включаючи різні швидкості транспортних засобів (0,5–2,0 м/с) і позиційні зміщення, щоб імітувати реальні умови експлуатації. Вимірювання ефективності проводилися за допомогою аналізатора потужності, що виявило зв’язок між коефіцієнтами зв’язку, факторами якості та ефективністю передачі енергії. Результати показали, що коефіцієнти високої якості та оптимальні коефіцієнти зв’язку значно підвищують ефективність передачі енергії, одночасно зменшуючи втрати. Система здатна підтримувати стабільну продуктивність, незважаючи на невеликі позиційні відхилення, що підкреслює її надійність. Крім того, було досліджено вплив геометрії котушки, просторового розподілу та властивостей матеріалу на напруженість і однорідність магнітного поля, підкреслюючи важливість конструкції котушки. Підсумовано, що запропонований підхід ефективно вирішує проблеми систем бездротової передачі енергії, особливо в динамічних сценаріях. Однак практичні міркування, такі як керування температурою та електромагнітні перешкоди, залишаються критично важливими для реалізації в реальному світі, що вимагає подальших досліджень для забезпечення надійних та масштабованих рішень.