رفتن به محتوای اصلی
x
بهبود بازده انتقال توان بی سیم الكترومغناطیسی مبتنی بر كنترل سمت دریافت كننده
تاریخ دفاع
استاد

احمدرضا تابش

دانشکده
مهندسی برق و كامپیوتر

با فراگیر شدن استفاده از تجهیزات الکترونیکی قابل حمل و پیشرفت‌های اخیر در گسترش فناوریخودروهای الکتریکی، سیستم‌های انتقال توان بی‌سیم برای شارژ باتری‌های این تجهیزات، در سال‌های اخیر در کانون توجه پژوهشگران قرارگرفته است.   انتقال توان بی‌سیم رزونانسی با لینک القایی در سطوح فرکانسی کیلوهرتز تا مگاهرتز ، به عنوان یکی از راه‌کارهای عملی، پیاده‌سازی و مورد استفاده قرار گرفته است. بازده انتقال توان در این روش، نسبت به تغییرات فاصله و میزان عدم   همراستایی محور سیم‌پیچ‌ها در لینک القایی حساس است. این تغییرات در اثر نامعینی‌های سیستمی (مثلا تغییر فاصله سیم‌پیچ‌ها در اثر رشد بافت چربی در افزاره‌های کاشتنی پزشکی)، یا توسط کاربر (مثلا در نحوه پارک خودرو) ایجاد می‌شوند که برای جبران آن، از مدارهای   کنترل در سمت فرستنده یا گیرنده استفاده می‌شود.روش‌های موجود مبتنی بر فرض ضریب کیفیت بار بزرگ است که این فرض لزوما در افزاره‌های توان پایین (میلی وات) با توپولوژی‌های سری-موازی محقق نمی‌شود. از طرف دیگر، در روش‌های موجود، غالبا امپدانس ورودی طبقهیکسوساز دیودی به صورت مقاومت خالص در نظر گرفته می‌شود، که در فرکانس بالا (مگاهرتز) لزوما صحیح نیست.  

این رساله با هدف تحقق شرایط بازده بیشینه در سیستم‌های انتقال توان بی‌سیم با لینک القایی کم توانو فرکانس بالا، با ملاحظات ضریب کیفیت بار و در نظر گرفتن مولفه‌های امپدانسی طبقه یکسوساز، به ارائه روش تحلیل، طراحی و کنترل توان بیشینه یک سیستم انتقال توان بی‌سیم از طریق تنظیم مدار گیرنده می‌پردازد. در الگوریتم پیشنهادی، روشی برای وارد کردن اثر بخش موهومی امپدانس ورودی یکسوساز دیودی در فرکانس‌های بالا، با در نظر گرفتن ضریب کیفیت بار در تحلیل مداری ارائه می‌شود که با تنظیم پارامترها در سمت گیرندهموجب حذف لینک تبادل داده بین دو سمت فرستنده و گیرنده می‌شود.   این موضوع موجب کاهش پیچیدگی‌های طراحی لینک‌های دوگانه انتقال توان و تبادل داده به منظور کنترل همزمان گیرنده و فرستنده می‌شود. به منظور اعتبارسنجی و بررسی صحت تحلیل‌های مداری و الگوریتم‌های عددی ارائه شده در روش پیشنهادی،   یک نمونه آزمایشگاهی از سیستم انتقال توان بی‌سیم ساخته شده و آزمون‌های عملی در فرکانس استاندارد صنعتی-علمی-پزشکی (6/78 مگاهرتز) انجام شده‌اند که نتایج نشان دهنده بهبود بازده انتقال توان نسبت به روش‌های مرسوم است. میزان بهبود بازده در روش پیشنهادی متغیر بوده به نحوی که هرچه فاصله سیم‌پیچ‌ها از یکدیگر کاهش می‌یابد، اثر این بهبود بیشتر می‌شود. در بخش پایانی رساله، روش کنترل حلقه بسته‌ای مبتنی بر الگوریتم پیمایش تپه برای ردیابی نقطه انتقال توان بیشینه ارائه شده است و کارایی آن از طریق شبیه‌سازی و با تغییر فاصله سیم‌پیچ‌ها، ناهمراستایی محور آن‌ها و اعوجاج ناشی از تغییرات بار مصرفی مورد ارزیابی قرارگرفته است. روش پیشنهادی مناسب سیستم‌های انتقال کم توان در فرکانس بالا است.دستاوردهای این پژوهش در ادامه کار، راهگشای مبانی تئوری و مراحل عملی لازم برای پیاده‌سازی یک مدار کنترل مبتنی بر فناوری میکروالکترونیک برای ساخت مدارهای مجتمع در سمت گیرنده است که در نهایت می‌تواند بازده سیستم انتقال توان بی سیم فرکانس بالا را نسبت به روش‌های مرسوم بهبود دهد. 

تحت نظارت وف ایرانی