Contactless power transfer technology is gaining increasing attention in city transportation applications because of its high mobility and flexibility in charging and its commensurate power level with conductive power transfer method. In this study, an inductively coupled contactless charging system for a 48 V light electric vehicle is proposed. Although this study does not focus on system efficiency, the generic problems in an inductively coupled contactless power transfer system without ferromagnetic structure are discussed. An active load matching method is also proposed to control the power transfer on the receiving side through a load matching converter. Small signal modeling and linear control technology are applied to the load matching converter for port voltage regulation, which effectively controls the power flow into the load. A prototype is built, and experiments are conducted to reveal the intrinsic characteristics of a series-series resonant inductive power charger in terms of frequency, air gap length, power flow control, coil misalignment, and efficiency issues.
Li, Hao Leo;Hu, Aiguo Patrick;Covic, Grant Anthony
Journal of Power Electronics
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제11권3호
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pp.256-263
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2011
This paper utilizes free oscillation and energy injection principles to generate and control the high frequency current in the primary track of a contactless power transfer system. Here the primary power inverter maintains natural resonance while ensuring near constant current magnitude in the primary track as required for multiple independent loads. Such energy injection controllers exhibit low switching frequency and achieve ZCS (Zero Current Switching) by detecting the high frequency current, thus the switching stress, power losses and EMI of the inverter are low. An example full bridge topology is investigated for a contactless power transfer system with multiple pickups. Theoretical analysis, simulation and experimental results show that the proposed system has a fast and smooth start-up transient response. The output track current is fully controllable with a sufficiently good waveform for contactless power transfer applications.
This paper investigates contactless power transfer system for electric railway which makes use of electromagnetic induction among the coils. The transmission line efficiency and the quality factor are introduced to analyze the performance of the contactless power transfer system. Several instances of the mobile loads using contactless power transmission are described to understand practical usefulness.
In this paper, the electrical characteristics of the contactless transformer is presented using the conventional coupled inductor theory. Compared with the conventional transformer, the contactless transformer has a large airgap, long primary wire and multi-secondary wire. As such, the contactless transformer has a large leakage inductance, small magnetizing inductance and poor coupling coefficient. Therefore, large magnetizing currents flow through the entire primary system due to small magnetizing inductance, resulting in low overall system efficiency. In high power applications, the contactless transformer is so bulky and heavy that it needs to be split by some light and small transformers. So, the contactless transformer needs several small transformer modules that are connected in series or parallel to transfer the primary power to the secondary one. This paper shows the analysis and measurement results of each contactless transformer module and comparison results between the series- and parallel-connection of the contactless transformer. The results are verified on the simulation based on the theoretical analysis and the 30kW experimental prototype.
Contactless electrical power transfer through an air gap is a revived technology for supplying energy to many movable applications including Maglev. In this paper, magnetic equivalent circuits and analytical models of contactless electrical power transfer systems are developed and evaluated through experiment. Overall coupling coefficient and overall efficiency are introduced as means for evaluating the systems' performance. Compensating capacitors in primary and secondary sides of the systems improve the overall coupling coefficient and overall efficiency. Using the analytical models, the effects of different parameters and variables such as air gap and load current are analyzed to give a high coupling coefficient and an improved efficiency of power transfer for different compensation structures.
A coreless printed circuit board(PCB) transformer is employed in a contactless energy transfer circuit that achieves an efficient power conversion at the presence of a considerable airgap between the source and the load side. A half-bridge series resonant converter is selected as the contactless energy transfer circuit in order to minimize the detrimental effects of large leakage inductance small magnetizing inductance and poor coupling coefficient of the coreless PCB transformer. The operation and performance of the proposed contactless power converter are verified on a 7 W experimental circuit that provides an 18V/0.4A output from a 210-370 V input source.
기존의 무접점 전원공급 시스템은 비접촉 변압기의 1, 2차측 간 RFID/ID 통신 방식을 이용하여 무접점으로 전원을 공급하고, 이물질을 감지한다. 이러한 시스템은 ID 신호를 발생시켜주는 회로가 추가 되어야 하고, 2차측에서 발생한 ID 신호의 인식과 제어는 1차측에서 수행하기 때문에 회로의 복잡성이 야기된다. 따라서 본 논문에서는 전압위상을 이용한 무접점 전원공급 시스템을 제안하고, 타당성을 증명하기 위하여 3[W]급 무접점 전원공급 장치를 설계하고, 시뮬레이션 및 실험을 수행하였다.
The impurity detection method applied to existing discriminated the normality(R, L, C) and impurity(Metal) load using mutual RFID/ID method in the contactless power supply in which the primary side and the secondary side are completely separation by using the contactless transformer. However, this kind of system is caused the high cost of the system and complexity of control. Therefore, in this paper was proposed the contact-less power transfer using the primary current that determine normality or impurity load by compare the primary current Amplitude to reference quantity value and design the 3[W] contact-less power transfer and conduct an experiment for demonstrate the validity.
Recently, the study for development of system having affinity for environment is on investigation. This issue is also applicable to transportation system. This paper suggested the inductive power transformer used for the road/railway applied to contactless power transfer system. The two secondary windings, large gaped magnetic structure and horizontal alignment between primary and secondary coil for that transformer approach a process for improvement of contactless power transfer system performance.
The contactless power transfer (CPT) systems have been recently gaining popularity widely since it is an available option to realize the power delivery and storage with connector-free devices across a large air gap. Especially, the CPT with electromagnetic resonance coupling method is possible to exchange energy within 2 m efficiently. However, the power transfer efficiency of CPT in commercialized products has been limited because the impedance matching of coupled coils is sensitive. As a reasonable approach, we combined the CPT system with HTS wire technology and called as, superconducting contactless power transfer (SUCPT) system. Since the superconducting coils have an enough current density, the superconducting antenna and receiver coils at CPT system have a merit to deliver and receive a mass amount of electric energy. In this paper, we present the feasibility of the SUCPT system and examine the transmission properties of SUCPT phenomenon between room temperature and very low temperature at 77 K as long as the receiver is within 1.0 m distance.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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