Kablosuz Güç Transferi (WPT) Topolojileri Bölüm 2: Seri-Paralel (SP) Kompanzasyon

Kablosuz güç aktarımı ve güç elektroniği sistemlerinde verimliliği artırmanın en önemli yollarından biri doğru kompanzasyon topolojisini seçmektir. Bu yazımızda, sistem tasarımlarında sıkça karşılaştığımız Seri-Paralel (SP) Kompanzasyon Topolojisini ve temel matematiksel modellemesini inceliyoruz.

SP Topolojisi Nedir?

Adından da anlaşılacağı üzere Seri-Paralel (SP) konfigürasyonunun temel mantığı, kondansatörlerin konumlandırılma biçimine dayanır. Bu yapıda:

• Birincil (verici) bobine seri bir kondansatör,

• Alıcı (ikincil) bobine ise paralel bir kondansatör yerleştirilir.

  
  

  

Şekil 1 M modeli gösterimi ile SP kompanzasyon topolojisi görseli

Sistem Empedans Analizi

M modeli ile gösterilen bu yapıda, devrenin karakteristik özelliklerini anlamak için empedans denklemlerine ve gerilim kazancına yakından bakmamız gerekir.

SP konfigürasyonunda alıcı taraf empedansı ( ZS ), birinci tarafa yansıyan

empedans ( ZR ), kaynak tarafından görünen giriş empedansına ( ZAB ) ait denklemler

sırasıyla denklem(1), (2) ve (3) ile tanımlanır;

Denklem (4)’de verilen GV sistemin gerilim kazancını tanımlar. Bu kazanç,

çıkış yükü olarak ifade edilen RL üzerinde indüklenen gerilim VL ile, kaynak gerilimi

VAB arasındaki oranı ifade eder.

SP Topolojisinin Avantajları ve Sınırları

SP topolojisi, özellikle yüksek yük empedansına sahip sistemlerde sabit çıkış gerilimi sağlaması ve verici tarafındaki reaktif gücü dengeleyerek anahtarlama elemanlarındaki stresi azaltmasıyla büyük avantaj sunar. Bununla birlikte, bobinler arasındaki mesafenin veya hizalanmanın değişmesine (kuplaj dalgalanmalarına) karşı oldukça hassas bir yapıdadır ve düşük empedanslı yüklerde verimliliğinin düşmesi en büyük dezavantajı olarak öne çıkar.

Bu yazımızda Seri-Paralel (SP) kompanzasyon topolojisinin temellerini, matematiksel modellemesini ve sistem tasarımına olan etkilerini inceledik. Bir sonraki yazımızda ise sıradaki yeni topolojimiz olan; Paralel-Seri (PS) Kompanzasyon Topolojisini tüm detaylarıyla ele alacağız.

Yeni yazımızda görüşmek üzere!