This proposed paper aims for the high efficiency contactless power transfer in household dc power distribution. A 300 W five-level diode clamped multi-level converter with 300 Vdc input dc link bus is employed for the power transferring task and the output voltage range is controlled at 48 Vdc. The inner and outer solenoid coils are used for inductive power transfer (IPT) transformer with the 200 kHz switching frequency for designed power density. Therefore, to achieve the converter efficiency above 95%, the LLC series resonant with fundamental harmonic analysis (FHA) and the calculated switching angles are used as an optimized tool for designing the system resonant tank. The validations of this approached topology are illustrated in both MATLAB/Simulink simulation and implementation.
Kim, Min-Jung;Joo, Dong-Myoung;Ann, Sang-Joon;Lee, Byoung-Kuk
The Transactions of the Korean Institute of Power Electronics
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v.22
no.2
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pp.134-139
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2017
In this study, an inductive power transfer (IPT) charger for electric vehicles is proposed to improve the entire system efficiency and power density by eliminating the DC-DC converter in the secondary side. In the proposed IPT charger, the DC-link voltage is adjusted according to the coupling coefficient through cascade buck-boost converter in the front-end side, and the bridgeless rectifier performs the charging of battery. The control algorithm for the proposed IPT system is theoretically explained, and the validity of the proposed system is verified by informative simulation.
The Transactions of the Korean Institute of Power Electronics
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v.24
no.5
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pp.327-333
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2019
This study analyzes the reverse recovery phenomenon of a semi-bridgeless rectifier (SBR) in an inductive power transfer (IPT) system for electric vehicles. Ideally, the reverse recovery phenomenon does not occur in a diode rectifier, however, in practical systems, the reverse recovery phenomenon occurs even when the SBR operates like a diode rectifier due to high operating frequency. Therefore, a practical analysis of operation modes for SBRs is presented in this study, considering the reverse recovery phenomenon, and the requirements for SBR switches are proposed. The analysis results are experimentally verified using a 3.3 [kW] IPT system prototype to which three different types of switches are applied.
Kim, Moon-Young;Choi, Shin-Wook;Kang, Jeong-il;Han, Jonghee
The Transactions of the Korean Institute of Power Electronics
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v.24
no.5
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pp.311-318
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2019
In general wireless power transfer systems (WPTSs), power transfer is controlled by the wireless communication between a transmitter (Tx) and a receiver (Rx). However, WPTS is difficult to apply in electronic products that do not have batteries, such as TVs. A WPTS with resonators based on a transformer of LLC series resonant converter is proposed in this study to eliminate wireless communication units between a Tx and an Rx. The proposed system operates at the boundary of the resonance frequency, and the required power can be stably supplied to authorized devices even though some misalignment occurs. Moreover, standby power standards for the electronic product can be satisfied.
The LCL resonant inductive power transfer (IPT) system is increasingly used because of its harmonic filtering capabilities, high efficiency at light load, and unity power factor feature. However, the modeling and controller design of this system become extremely difficult because of parameter uncertainty, high-order property, and switching nonlinear property. This paper proposes a frequency and load uncertainty modeling method for the LCL resonant IPT system. By using the linear fractional transformation method, we detach the uncertain part from the system model. A robust control structure with weighting functions is introduced, and a control method using structured singular values is used to enhance the system performance of perturbation rejection and reference tracking. Analysis of the controller performance is provided. The simulation and experimental results verify the robust control method and analysis results. The control method not only guarantees system stability but also improves performance under perturbation.
Lee Byung-Song;Bae Chang-Han;Byun Yeun-Sub;Han Kyung-Hee
Proceedings of the KSR Conference
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2004.10a
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pp.1413-1418
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2004
This paper shows the analysis of the inductive power transfer system in conjunction with series resonant converter operating variable high frequency. Of particular interest is the sensitivity of the complete system to variations in operational frequency and parameters. In inductive power transfer system, electrical power is transferred from a primary winding in the form of a coil or track, to one or more isolated pick-up coils that may relative to the primary. The ability to transmit power without contact enables high reliability and easy maintenance that allows inductive power transfer system to be implemented in hostile environments. This technology has found application in many fields such as electric vehicles, PRT(Personal Rapid Transit) etc. The coupling between the primary and secondary is then presented to include the effects of parameter and operational frequency variation.
The Transactions of the Korean Institute of Power Electronics
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v.21
no.3
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pp.275-281
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2016
A novel bidirectional magnetic wireless communication system is proposed in this study. This system provides the communication capability between the source and load sides by high-frequency signal while wireless power is transferred. Contrary to the conventional wireless communication systems using complex IC circuit and active components, the proposed system is simply composed of passive components. It is practical and beneficial for environmental robustness, cost effectiveness, and simple implementation. The detailed static analysis of the proposed system for power and communication lines is established. The proposed system is experimentally verified, and results show that a 0.1 voltage gain for communication line is obtained while a 2.0 voltage gain for the power line is achieved. The proposed system is adequate for practical applications as it allows the inductive power transfer system to wirelessly and easily communicate between the source and load sides.
Identifying the load and mutual inductance is essential for improving the power transfer capability and power transfer efficiency of Inductive Power Transfer (IPT) systems. In this paper, a steady-state load and mutual inductance identification method focusing on series-parallel compensated IPT systems is proposed. The identification model is established according to the steady-state characteristics of the system. Furthermore, two sets of identification results are obtained, and then they are analyzed in detail to eliminate the untrue one. In addition, the identification method can be achieved without extra circuits so that it does not increase the complexity of the system or the control difficulty. Finally, the feasibility of the proposed method has been verified by simulation and experimental results.
The Transactions of the Korean Institute of Power Electronics
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v.27
no.6
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pp.471-480
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2022
Inductive power transfer (IPT) is an attractive power transmission solution that is already used in many applications. In the IPT system, optimal coil design is essential to achieve high power efficiency, but the effective design method is yet to be investigated. The inductance formula and finite element method (FEM) are popular means to link the coil geometric parameters and circuit parameters; however, the former lacks generality and accuracy, and the latter consumes much computation time. This study proposes a novel coil design method to achieve speed and generality without much loss of accuracy. By introducing one-turn permeance simulation in each FEM phase combined with curve fitting and optimization by MATLAB in the efficiency calculation phase, the iteration number of FEM can be considerably reduced, and the generality can be retained. The proposed method is verified through a 100 W IPT system experiment.
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.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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