Publication: Frequency based inductive resonant wireless power transfer for maximum output power efficiency
dc.contributor.affiliation | #PLACEHOLDER_PARENT_METADATA_VALUE# | en_US |
dc.contributor.author | Ismail Adam | en_US |
dc.contributor.supervisor | Mashkuri Yaacob, Ph.D | en_US |
dc.contributor.supervisor | Hasmah Mansor, Ph.D | en_US |
dc.contributor.supervisor | Anis Nurashikin Nordin, Ph.D | en_US |
dc.contributor.supervisor | Mohamed Hadi Habaebi, Ph.D | en_US |
dc.date.accessioned | 2024-10-07T03:01:53Z | |
dc.date.available | 2024-10-07T03:01:53Z | |
dc.date.issued | 2021 | |
dc.description.abstract | Wireless Power Transfer (WPT) has been widely used in recent years for charging electric vehicles, powering gadgets, and activating inaccessible wireless devices. With the variety of existing technologies available, the power transferred to wireless electric vehicles, for example, is no longer an illusion. Inductive resonant technology has gained more popularity compared to their counterpart WPT technologies which are inductive and capacitive because it can transfer power over longer distances more effectively and safely. In inductive resonance, the power transferred to the load is maximized if the WPT link has a high-quality factor (Q) and the load impedance is matched properly to the system output impedance provided the WPT link works at the resonance frequency. The main considerations in inductive resonant WPT are to apply the equivalent circuit theory to the model theoretically and analyze the single load inductively coupled WPT system to ensure it works better at the resonance frequency. Therefore, this research focuses on the technique of how the resonance frequency of the inductive resonant WPT link can be estimated. In this research, the possibility of using total harmonic distortion (THD) in finding resonance frequency under varying link impedance conditions, is investigated. An experimental testbed to estimate the resonance frequency of inductive resonant WPT link was developed. Experimental data were obtained by measuring the transmitted and received voltages and then, analyzing them in the offline mode for THD estimates. The results are validated by calculating and comparing WPT performance using experimental data for relative power delivery in resonance, under-resonance, and over-resonance conditions. It has been shown that at the resonance frequency the power delivery reaches the highest point corresponding to the total harmonics distortion at the lowest peak and root mean square voltage (VRMS) of the transmitted voltage (at the primary coil) at the highest peak. This suggests that the resonance frequency estimation of the inductive resonant WPT link can be implemented automatically and dynamically by measuring the transmitted voltage and finding the lowest THD peak and highest VRMS peak using a specially developed algorithm or intelligent system. It is recorded that, at a distance of 0-5cm, the relative power transmitted to the load is increased by 45% at the estimated resonance frequency compared to the relative power delivered to the load at the best-fixed frequency. The result validated that the higher power is transferred to load provided the estimated resonance frequency is closer to the actual resonance frequency. Thus, it proves that it is possible to estimate the resonance frequency of the inductive resonant WPT link by finding the lowest THD value measured on the transmitter side. Therefore, the resonance frequency estimation for inductive resonant wireless power transfer using total harmonics distortion (THD) was successfully explored and employed in this research. | en_US |
dc.description.abstractarabic | في السنوات الاخيرة تم استخدام تقنية نقل الطاقة اللاسلكية WPT شكل واسع لشحن المركبات الكهربائية وتزويد الاجهزة والمعدات التي لا يمكن الوصول اليها بوسائل سلكية. لم تعد طاقة الرنين الحثي المنقولة لاسلكياُ إلى المركبات الكهربائية مجرد وهم بل اكتسبت المزيد من الشعبية مقارنة بالتقنيات المناظرة لها حيث يمكنها نقل الطاقة عبر مسافات أكثر مع المزيد من الفعالية والامان. في تقنية الرنين الحثي يتم نقل أكبر قدرة إذا كان عامل الجودة Q عالي مع تطابق معاوقة الحمل مع معاوقة خرج النظام بشرط ان تعمل عند تردد الرنين. لضمان عمل نظام WPT بشكل أفضل، يجب تحليل النظام المزدوج الأحادي الحمل باستخدام نظرية الدائرة المكافئة لنموذج نظري. لذلك ، يركز هذا البحث على كيفية تقدير تردد الرنين لـتقنية الرنين الحثي WPT ديناميكيًا. في هذا البحث ، تم تطوير طريقة استخدام التشوه التوافقي الكلي (THD) في تحديد قيمة تردد الرنين في ظل تغير قيم معاوقة الارتباط المختلفة. كذلك تم تطوير اختبار تجريبي لتحديد قيم تردد الرنين المتغير لتقنية WPT. يتم الحصول على البيانات التجريبية عن طريق قياس الجهد المرسل والمستقبل ، وتحليل هذه البيانات في الوضع غير المتصل لتقدير قيمة THD. يتم التحقق من صحة النتيجة من خلال حساب ومقارنة أداء WPT باستخدام البيانات التجريبية للقدرة المرسلة لاسلكياً في ظل ظروف أقل من تردد الرنين و تردد الرنين و أعلى من تردد الرنين. من خلال النتائج يتضح انه يتم نقل أعلى قيمة للطاقة عند تردد الرنين في المقابل تكون قيمة التشوه التوافقي الكلي THD عند أدني جهد ويكون مربع الجهد VRMS للجهد المرسل في الملف الرئيسي عند أعلى قمة. نستنتج من هذا انه يمكن تقدير تردد الرنين عن طريق تحديد أقل قيمة لـ THD و أعلى ذروة للجهد المرسل VRMS. علاوة على ذلك ، يشير هذا إلى أنه يمكن تقدير تردد الرنين لوصلة WPT بالرنين الحثي تلقائيًا وديناميكيًا عن طريق قياس الجهد المنقول وإيجاد أدنى ذروة THD وأعلى ذروة VRMS باستخدام خوارزمية مطورة خصيصًا أو نظام ذكي. تم تسجيل أنه ضمن نطاق 0-4 سم ، تزداد الطاقة النسبية المنقولة التي يتم توصيلها إلى الحمل بنسبة 40٪ عند تردد الرنين المقدّر مقارنةً بالقدرة النسبية التي يتم توصيلها إلى الحمل عند أفضل تردد ثابت. يتم تحقيق نقل أعلى قيمة للطاقة المرسلة عندما يكون تردد الرنين المقدر أقرب إلى القيمة الفعلية لتردد الرنين. من خلال إيجاد أدني قيمة THD يكون من الممكن تقدير تردد الرنين لنظام وبالتالي يتم بنجاح ارسال أعلى طاقة ممكنة باستخدام تقنية نقل الطاقة المرسلة لاسلكياً WPT وهي من أهم أهداف هذا البحث. | en_US |
dc.description.callnumber | t TK 3088 I83F 2021 | en_US |
dc.description.identifier | Thesis : Frequency based inductive resonant wireless power transfer for maximum output power efficiency / by Ismail Adam | en_US |
dc.description.identity | t11100429157IsmailAdam | en_US |
dc.description.kulliyah | Kulliyyah of Engineering | en_US |
dc.description.nationality | Malaysian | en_US |
dc.description.notes | Thesis (Ph.D)--International Islamic University Malaysia, 2021. | en_US |
dc.description.physicaldescription | xix, 178 leaves : colour illustrations ; 30cm. | en_US |
dc.description.programme | Doctor of Philosophy (Engineering) | en_US |
dc.identifier.uri | https://studentrepo.iium.edu.my/handle/123456789/2931 | |
dc.language.iso | en | en_US |
dc.publisher | Kuala Lumpur : Kulliyyah of Engineering, International Islamic University Malaysia, 2021 | en_US |
dc.subject.lcsh | Wireless power transmission | en_US |
dc.subject.lcsh | Electric vehicles -- Power supply | en_US |
dc.title | Frequency based inductive resonant wireless power transfer for maximum output power efficiency | en_US |
dc.type | Doctoral Thesis | en_US |
dspace.entity.type | Publication |
Files
License bundle
1 - 1 of 1