Wireless charging is a technology of transmitting power through an air gap to an electrical load for the purpose of energy dissemination. Compared to traditional charging with code, wireless power charging has many benefits of avoiding the hassle from connecting cables, rendering the design and fabrication of much smaller devices without the attachment of batteries, providing flexibility for devices, and enhancing energy efficiency, etc. A transmitting coil and a receiving coil for inductive coupling or magnetic resonant coupling methods are available for the near field techniques, but are not for the far field one. In this paper, the wireless power transfer (WPT) circuit by using magnetic resonant coupling method with a resonant frequency of 13.45 Mhz for the low power system is implemented to measure the power transmission efficiency in terms of mutual distance and omnidirectional angles of receiver.
This paper proposes a transformer design of a direct cell-to-cell active cell balancing circuit with a multi-winding transformer for battery management system (BMS) applications. The coupling coefficient of the multi-winding transformer and the output capacitance of MOSFETs significantly affect the balancing current transfer efficiency of the cell balancing operation. During the operation, the multi-winding transformer stores the energy charged in a specific source cell and subsequently transfers this energy to the target cell. However, the leakage inductance of the multi-winding transformer and the output capacitance of the MOSFET induce an abnormal energy transfer to the non-target cells, thereby degrading the transfer efficiency of the balancing current in each cell balancing operation. The impacts of the balancing current transfer efficiency deterioration are analyzed and a transformer design methodology that considers the coupling coefficient is proposed to enhance the transfer efficiency of the balancing current. The efficiency improvements resulting from the selection of an appropriate coupling coefficient are verified by conducting a simulation and experiment with a 1 W prototype cell balancing circuit.
The characteristics of wireless power transfer is achieved at high frequencies in short range magnetic resonant wireless power transfer system. Use PFC pre-regulator for power supply of high frequency inverter. Supplied power to high power factor and high efficiency. Accordingly, the input voltage is 110V-220V. The designed of 175W Class with the output voltage of 385V. As a experiment result, maximum power factor and maximum efficiency measured 99% and 97% respectively. Therefore, in this paper, the design of a inductor which is the most important element in PFC converter for short range magnetic resonance wireless power transfer system was studied. Used an CS330125 core through the designed of 175W class. Examination results power loss was 0.2%.
Kim, Gunyoung;Boo, Seunghyun;Kim, Sanghoek;Lee, Bomson
Journal of electromagnetic engineering and science
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제18권4호
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pp.221-230
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2018
A method to control the power distribution among receivers by the load values in a single-input, multiple-output (SIMO) wireless power transfer (WPT) system is investigated. We first derive the value of loads to maximize total efficiency. Next, a simple, but effective analytical formula of the load condition for the desired power distribution ratio is presented. The derived load solutions are simply given by system figure of merits and desired power ratios. The formula is validated with many numerical examples via electromagnetic simulations. We demonstrate that with the choice of loads from this simple formula, the power can be conveniently and accurately distributed among receivers for most practical requirements in SIMO WPT systems.
This paper was carried about thermal analysis for high efficiency point contact solar cell. Therefore, we carried about 2-D device and process simulator according to design and process parameters. As a result of simulations, power transfer efficiency have decreased more increasing temperature. Especially, power transfer efficiency of room temperature have been showed 25%. The other hand, power transfer efficiency of 350 K kalvin temperature have been showed 20%. Therefore, we will considered design with thermal dissipation of device.
In this paper, wireless power transfer system using the magnetic resonance was designed and applied to LED lighting for implementation of wireless lighting. This lighting was made by the converted DC driving type and the direct AC driving type. In the former, transferred AC power was rectified into DC and regulated to the specified voltage value, which leads to produce the loss at the rectifying and regulating circuit. In the latter, wireless-transferred AC power was directly applied to LED, which get rid of the loss derived from the additional circuit. For the efficiency-comparison between the former and the latter, the power at each stage was measured when the same optical output radiated from LED lighting part. The result revealed that the direct AC driving type had 18% higher efficiency than the DC driving type and confirmed that LED lighting using magnetic resonance wireless power transfer system can be efficient by direct AC power supply. And the direct AC driving type had the simple circuit structure and the simple LED lighting formation, so this can leads to various application.
Recently, wireless power transfer technology is ready to be commercialized in consumer electronics. It draws attention of not only experts but also public because of its convenience and huge market. However, previous technologies such as magnetic resonance and induction coupling have limited applications because of its short transfer distance compared to device size and magnetic intensity limitation for the safety of body exposure. As an alternative, ultrasonic wireless power transfer technology is proposed. The ultrasonic wireless power transfer system is composed of transmitter which converts electrical energy to ultrasonic energy and receiver which converts the ultrasonic energy to the electrical energy again. This paper is focused on the development of high energy conversion efficiency of ultrasonic transmitter. Optimal transfer frequency is calculated based on the acoustic radiation and damping effect. The transmitter is designed through numerical analysis, and is manufactured to match the optimal transfer frequency with the size of 100mm diameter, 12.2 mm thickness plate. The energy conversion efficiency of about 13.6% at 2m distance is obtained, experimentally. This result is quite high considered with the device size and the power transfer distance.
In this paper, the wireless power transfer system using the magnetic resonance was designed and the effect of resonant coil radius and load resistance to this system was analyzed by the circuit analysis method. As a result, the calculated transmitted-power is similar to measured one, and the coil size has a small effect to the coupling coefficients in the resonant frequency band. In addition, the fact that the calculated transmitted-power according to the source frequency is similar to measured one confirms that the circuit analysis methode in this paper is valid. The input side transmission efficiency ${\eta}_i$ including only the loss in the power transfer circuit is almost 90[%] with the large coil in the 10[cm] transfer distance, and 65[%] with the small coil in 1[cm]. The source side transmission efficiency ${\eta}_s$ is 30~40[%] at both coil when load resistance below 4.7[${\Omega}$] has been connected. Considering that the maximum ${\eta}_s$ is 50[%], this is valid in the practical applications.
본 논문에서는 공진형 무선전력전송 시스템의 효율 개선을 위해 메타구조 기반의 단위 셀 및 배열 된 구조를 제안하였다. 자기장 집속을 위해 제로 굴절률 특성을 이용하였으며, 이를 구현하기 위해 유효 투자율의 실수가 0의 값을 갖도록 설계하였다. 제안된 단위 셀의 크기는 $70mm{\times}70mm{\times}3.2mm$이며, 동작 주파수는 13.56 MHz 이다. 또한, 배열된 구조의 크기는 $400mm{\times}400mm{\times}3.2mm$이며, 2-layer 구조로 이루어져 있다. 본 논문에서 제안한 공진형 무선전력전송 시스템의 효율은 송수신 공진기 사이의 거리가 100 mm ~ 400 mm에서 각각 94.8 %, 93.2 %, 91.4 %, 90.8 % 이며, 전체 거리에서 90 % 이상의 고효율 특성을 얻을 수 있었다.
This proposed paper aims for the high efficiency contactless power transfer in household dc power distribution. A 300 W five-level diode clamped multi-level converter with 300 Vdc input dc link bus is employed for the power transferring task and the output voltage range is controlled at 48 Vdc. The inner and outer solenoid coils are used for inductive power transfer (IPT) transformer with the 200 kHz switching frequency for designed power density. Therefore, to achieve the converter efficiency above 95%, the LLC series resonant with fundamental harmonic analysis (FHA) and the calculated switching angles are used as an optimized tool for designing the system resonant tank. The validations of this approached topology are illustrated in both MATLAB/Simulink simulation and implementation.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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