Elektrikli araçlar için kablosuz güç transfer devresi prototip tasarımı

Abstract

Ortaya atıldığı dönemde yeteri kadar ilgi görmese de günümüzde gelişen teknoloji ile yapılabilirliği kanıtlanan Kablosuz Güç Aktarımı konusu rağbet gören güncel bir konudur. Kablosuz Güç Aktarımı, kaynak ile yük arasında herhangi bir mekanik bağlantı olmadan enerjinin kaynaktan yüke aktarılmasıdır. Bu işlem için çeşitli yöntemler kullanılmaktadır. Bu çalışmada, KGA teknolojisinde kullanılan temel dört topolojilerinden biri olan Seri-Seri Rezonans devresi ayrıntılı olarak incelenecektir. Başlangıçta kapsamlı literatür çalışması yapılarak bu alanda gerçekleştirilen çalışmalar değerlendirildi. Yeterli bilgi seviyesine ulaşıldıktan sonra prototip devre hazırlamak için devrenin çalışma özellikleri belirlendi. Devre gücü olarak 100W , çalışma frekansı olarak 20 kHz ve sarımlar arası hava aralığı olarak 5 cm mesafe seçildi. Teorik çalışma Matlab programı ile birleştirilerek devrede kullanılan devre elemanlarının değerleri belirlendi. Bulunan değerler ile Orcad programında devre modeli oluşturuldu. Simülasyon sonuçları yeterli bulunduğu zaman devre kartı tasarımı Altium programında yapıldı ve prototip devre kurulumu gerçekleştirildi. Bu çalışmada, 5 cm hava aralığına, 19.23 kHz çalışma frekansına, 20 V kaynak gerilimine ve yaklaşık 100 W güce sahip devre prototipi yaklaşık % 80 verimle çalıştırıldı. Prototip devre üzerinde gerekli test ve ölçümler yapılarak sonuçlar incelendi.Anahtar Kelimeler: Kablosuz güç aktarımı, seri seri rezonans devresi

Although it does not attract as much interest in the era when it was launched, Wireless Power Transmission, which is proved to be feasible with today's developing technology, is a current issue that is popular. Wireless Power Transfer is the transfer of energy from the source to the load without any mechanical connection between the source and the load. Various methods are used for this process. In this study, the Series-Series Resonance Circuit, one of the four basic topologies used in KGA technology, will be examined in detail.At the outset, a comprehensive literature study was conducted to evaluate the work carried out in this area. After the level of sufficient knowledge was reached, the operating characteristics of the circuit were determined to prepare the prototype circuit. The circuit was chosen to be 100 W, operating frequency 20 kHz and 5 cm air gap between windings. Theoretical work was combined with Matlab program to determine the values of the circuit elements used in the circuit. A circuit model was created in the Orcad program with the values found. When the simulation results were satisfactory, circuit board design was done in Altium program and prototype circuit setup was done.In this study, the circuit prototype with 5 cm air gap, 19.23 kHz operating frequency, 20 V source voltage and about 100 W power was operated with about 80% efficiency. The necessary test and measurements were made on the prototype circuit and the results were examined.Keywords: Wireless power transfer, series series resonance circuit