Details

Алгоритмы, основанные на методах оптимизации геометрии катушек, позволяют повышать устойчивость к смещениям без усложнения конструкции, как это происходит при использовании разных форм обратной связи. Существенной особенностью таких алгоритмов является необходимость учета схемы параллельной или последовательной компенсации реактивной мощности в передающем и принимающем LC-контурах. В работе на основе предложенного ранее алгоритма для систем с последовательной компенсацией в приемном и передающем контурах разработан алгоритм для систем с последовательной компенсацией в передающей части и параллельной компенсацией в приемной части. Данный алгоритм учитывает допустимое значение индуктивности катушки в принимающем контуре при заданных рабочей частоте и компенсирующей емкости. Преимущество представленного алгоритма проектирования заключается в разрабатываемых с его помощью системах индуктивной передачи энергии с высокой устойчивостью к смещениям катушечной пары с помощью оптимальной геометрии катушек без усложнения конструкции системы индуктивной передачи энергии. Разработанная система работает на резонансной частоте и в области сверхкритической связи, что обеспечивает высокие эффективность передачи энергии и уровень выходной мощности. Выполнено проектирование систем с номинальной мощностью 0,1 Вт и рабочими частотами 6,78 МГц и 880 кГц. Требования по устойчивости к обеим система сформулированы так: delta PL не более 0,01 Вт (10 % от номинала) для боковых смещений в пределах 0-30 мм, т. е. при боковых смещениях, достигающих радиуса принимающей катушки. Осевое расстояние между катушками принято постоянным и равно 10 мм. Показано, что разработанный алгоритм позволяет проектировать передающий и принимающий LC-контуры так, что перепад выходной мощности не превышает 10 % от номинала для смещений, достигающих радиуса приемной катушки индуктивности. Паразитные эффекты, которые не учитываются в алгоритме, могут приводить к уменьшению выходной мощности системы на 3-7 %, что можно компенсировать увеличением напряжения питания или увеличением заданной номинальной мощности на 2-4 % при использовании алгоритма для проектирования системы.

Algorithms based on coil geometry optimization allow increasing the displacement resistance without complicating the design, as happens when using various forms of feedback. An essential feature of such algorithms is the need to consider the scheme of parallel or tandem compensation of reactive power in the transmitting and receiving LC circuits. In this work, based on previously proposed algorithm for systems with tandem compensation in the receiving and transmitting circuits a new algorithm is developed for systems with tandem compensation in the transmitting circuit and parallel compensation in the receiving circuit. The algorithm being proposed considers the allowable value of coil inductance in the receiving circuit at specified values of operating frequency and balancing capacity. The advantage of the presented design algorithm lies in the systems of inductive energy transfer developed with its help that have high resistance to coil pair displacement due to optimal coil geometry without complicating the design of inductive energy transfer system. The developed system operates at the resonant frequency and in the region of supercritical coupling, which ensures high energy transfer efficiency and output power level. Systems design with a nominal power of 0.1 W and operating frequencies of 6.78 MHz and 880 kHz is implemented. The stability requirements for both systems have been formulated as follows: delta PL not more than 0.01 W (10 % of the nominal value) for lateral displacements within 0-30 mm, i. e. at lateral displacements reaching the radius of the receiving coil. The axial distance between coils is constant and equal to 10 mm. It was demonstrated that the developed algorithm makes it possible to design the transmitting and receiving LC circuits so that the output power drop does not exceed 10 % of the nominal value for displacements reaching the radius of the receiving coil. Parasitic effects not considered in the algorithm can lead to a decrease in the output power of the system by 3-7 %, which can be compensated by increasing the supply voltage or by increasing the specified rated power by 2-4 % when using the algorithm for system design.