شماره ركورد
33857
پديد آورنده
اميرحسين كرمعلي
عنوان
طراحي و شبيه سازي يك مبدل انتقال توان القايي بدون سيم براي بهبود شارژ سيستم باتري در خودرو هاي برقي
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
رشته تحصيلي
مهندسي برق- الكترونيك قدرت و ماشينهاي الكتريكي
سال تحصيل
1401
تاريخ دفاع
1404/6/29
استاد راهنما
محسن كلانتر
استاد مشاور
علي يزديان ورجاني
دانشكده
مهندسي برق
چكيده
با افزايش روزافزون استفاده از خودروهاي برقي و ضرورت جايگزيني سوختهاي فسيلي با منابع انرژي پاك، توسعه فناوريهاي نوين در حوزه شارژ باتري اهميت دوچندان يافته است. يكي از روشهاي مطرح در اين زمينه، انتقال توان بيسيم مبتني بر القاي مغناطيسي است كه به دليل حذف اتصالات فيزيكي، افزايش ايمني، كاهش استهلاك مكانيكي و سهولت استفاده، به سرعت مورد توجه محققان و صنعتگران قرار گرفته است. با وجود اين مزايا، محدوديتهايي نظير كاهش راندمان در فواصل هوايي، حساسيت به تغييرات بار و دشواري در حفظ پايداري ولتاژ و جريان خروجي، همچنان از چالشهاي اساسي اين فناوري محسوب ميشوند. ازاينرو، انتخاب ساختار مناسب جبرانسازي و طراحي دقيق مدار از اهميت ويژهاي برخوردار است. در اين پژوهش، يك سامانه انتقال توان القايي بيسيم طراحي و تحليل گرديد كه هدف اصلي آن بهبود كيفيت توان خروجي و افزايش راندمان انتقال در شرايط بار متغير بوده است. براي ارزيابي عملكرد سامانه، مدل مدار معادل استخراج و در محيط نرمافزاري شبيهسازي شد. نتايج حاصل نشان داد كه مدار طراحيشده بهصورت ذاتي قادر است در بازهي وسيعي از بار، يعني از20 تا 120 اهم، جريان خروجي را در بازه اي ثابت نگه دارد و ودر محدوده اي ديگر ولتاژ بار را در محدودهاي پايدار و قابل قبول تثبيت نمايد. اين ويژگي باعث ميشود كه تغييرات بار تأثير ناچيزي بر كيفيت توان خروجي داشته باشد و سامانه در شرايط عملي نيز عملكرد قابل اعتمادي از خود نشان دهد. علاوه بر اين، بررسيهاي انجامشده حاكي از آن است كه راندمان انتقال توان در شرايط نامي به بيش از 93 درصد ميرسد و تلفات سيستم در مقايسه با ساختارهاي متداول كاهش چشمگيري دارد. همچنين خروجي ولتاژ و جريان داراي ريپل اندك بوده و در نتيجه، توان تحويلي از كيفيت بالايي برخوردار است. چنين ويژگيهايي سامانه پيشنهادي را به گزينهاي مناسب براي كاربرد در ايستگاههاي شارژ بيسيم خودروهاي برقي تبديل ميكند. در مجموع، يافتههاي اين تحقيق بيانگر آن است كه طراحي ارائهشده ميتواند گامي مؤثر در جهت بهبود زيرساختهاي شارژ خودروهاي برقي باشد و علاوه بر ارتقاي راندمان و پايداري، زمينهساز توسعه گستردهتر استفاده از فناوري انتقال توان بيسيم در سيستمهاي حملونقل آينده گردد.
تاريخ ورود اطلاعات
1404/08/03
عنوان به انگليسي
Design and simulation of a wireless inductive power transfer converter to improve battery system charging in electric vehicles
تاريخ بهره برداري
9/20/2025 12:00:00 AM
دانشجوي وارد كننده اطلاعات
اميرحسين كرمعلي
چكيده به لاتين
With the increasing adoption of electric vehicles and the necessity to replace fossil fuels with clean energy sources, the development of advanced battery charging technologies has become critically important. One prominent method in this field is wireless power transfer (WPT) based on magnetic induction, which has rapidly gained attention from researchers and industries due to the elimination of physical connections, enhanced safety, reduced mechanical wear, and ease of use. Despite these advantages, limitations such as reduced efficiency over air gaps, sensitivity to load variations, and difficulty in maintaining output voltage and current stability remain fundamental challenges for this technology. Consequently, selecting an appropriate compensation structure and precise circuit design are of paramount importance. In this research, a wireless inductive power transfer system was designed and analyzed, with the primary objective of improving output power quality and increasing transmission efficiency under variable load conditions. To evaluate the systemʹs performance, an equivalent circuit model was derived and simulated in a software environment. The results demonstrated that the designed circuit inherently maintains a constant output current over a wide load range (20 to 120 ohms) and stabilizes the load voltage within an acceptable and stable range under other conditions. This feature ensures that load variations have a negligible impact on output power quality, allowing the system to perform reliably in practical applications. Furthermore, investigations indicated that the power transfer efficiency under rated conditions exceeds 93%, with a significant reduction in system losses compared to conventional structures. Additionally, the output voltage and current exhibit low ripple, resulting in high-quality delivered power. These characteristics make the proposed system a suitable candidate for application in wireless charging stations for electric vehicles. In summary, the findings of this study suggest that the presented design can be an effective step towards improving electric vehicle charging infrastructure. Beyond enhancing efficiency and stability, it can pave the way for the broader adoption of wireless power transfer technology in future transportation systems.
كليدواژه هاي فارسي
انتقال توان بيسيم , شارژ خودرو برقي , انتقال توان القايي , كويل مغناطيسي , شارژ جريان ثابت – ولتاژ ثابت
كليدواژه هاي لاتين
Wireless power transfer , electric vehicle charging , Inductive Power Transfer , magnetic coil , constant current - constant voltage charging
Author
Amir Hossein Karamali
SuperVisor
Dr. Kalantar