Θεωρητική και πειραματική διερεύνηση ασύρματης μεταφοράς ενέργειας

• Κύριος συγγραφέας: Παπαλέξης, Παντελεήμων
• Άλλοι συγγραφείς: Papalexis, Panteleimon
• Γλώσσα: Greek
• Έκδοση: 2023
• Θέματα: Ηλεκτρονικά ισχύος; Μοναφασικός αντιστροφέας πλήρους γέφυρας; Επαγωγική μεταφορά ενέργειας; Ασύρματη μεταφορά ενέργειας; Ανάλυση με πεπερασμένα στοιχεία; Ηλεκτρομαγνητικό πεδίο; Power electronics; Single phase full bridge inverter; Inductive power transmission; Wireless power transmission; Finite element analysis; Electromagnetic field

Η παρούσα διπλωματική εργασία πραγματεύεται τη θεωρητική και πειραματική διερεύνηση για την ασύρματη μεταφορά ενέργειας. Η εργασία αυτή εκπονήθηκε στο Εργαστήριο Ηλεκτρομηχανικής Μετατροπής Ενέργειας του Τμήματος Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Τεχνολογίας Υπολογιστών της Πολυτεχνικής Σχολής του Πανεπιστημίου Πατρών. Σκοπός είναι η σχεδίαση και η κατασκευή ενός μετατροπέα συνεχούς τάση σε συνεχή για την ασύρματη φόρτιση συστοιχίας ηλεκτροχημικών συσσωρευτών ηλεκτρικού οχήματος. Ο μετατροπέας ισχύος αποτελείται από έναν μονοφασικό αντιστροφέα ισχύος πλήρους γέφυρας, ένα κύκλωμα συντονισμού και έναν μονοφασικό ανορθωτή. Η παρούσα διπλωματική εργασία εστιάστηκε στη διερεύνηση και την κατασκευή συζευγμένων πηνίων για τη βελτίωση της σύζευξης σε ένα διάκενο της τάξης των 10 εκατοστών. Αρχικά, γίνεται μια βιβλιογραφική ανασκόπηση σχετικά με τη λειτουργία των ηλεκτροχημικών συσσωρευτών καθώς και τους διάφορους τύπους αυτών. Έπειτα, αναφέρονται οι πιο διαδεδομένοι μέθοδοι φόρτισης τους καθώς και ο τρόποι που αυτή επιτυγχάνεται μέσω επαγωγικής ασύρματης φόρτισης. Στη συνέχεια, αναλύεται η αρχή λειτουργίας του κυκλώματος συντονισμού με αντιστάθμιση σειράς- σειράς και πραγματοποιείται η θεωρητική επίλυση των εξισώσεων που το διέπουν για διάφορες τιμές συχνοτήτων στο περιβάλλον της MATLAB. Κατόπιν, προσομοιώνεται ο μετατροπέας ισχύος στο περιβάλλον Simulink της MATLAB για την παρατήρησης της λειτουργίας του μετατροπέα στον χρόνο. Το επόμενο βήμα αφορά τη διερεύνηση των διαφόρων διατάξεων συζευγμένων πηνίων που έχουν προταθεί στη βιβλιογραφία καθώς και των επιμέρους στοιχείων τους. Έπειτα, πραγματοποιήθηκαν προσομοιώσεις πεπερασμένων στοιχείων στο μαγνητοστατικό πεδίο μέσω του λογισμικού CST Studio Suite. Έτσι, επιλέχθηκε η διάταξη συζευγμένων πηνίων που κατασκευάστηκε. Τέλος, περιγράφεται ο σχεδιασμός του μετατροπέα ισχύος και η διαδικασία κατασκευής του. Κατόπιν, παρουσιάζεται η πειραματική διαδικασία και οι μετρήσεις που διενεργήθηκαν. Έτσι, επιβεβαιώνονται τα αποτελέσματα των προσομοιώσεων που προηγήθηκαν. Επιπροσθέτως, γίνεται αναφορά στα συμπεράσματα και σε μελλοντικές μελέτες.