طراحی، شبیه سازی و ساخت سیستم انتقال انرژی ac بدون تماس مستقیم با استفاده از مبدل ماتریسی

تکنولوژی انتقال انرژی القایی به صورت بدون تماس مستقیم، هم اکنون جایگزین بسیاری از سیستم هایی که در آنها انرژی مغناطیسی از یک منبع توان به یک بار الکتریکی منتقل می شود، شده است. با استفاده از تکنولوژی انتقال انرژی به صورت بدون تماس مستقیم، می توان کابل های انتقال انرژی را حذف کرده و بنابراین دیگر مشکلاتی مثل قطع شدن کابل، پوسیدگی و گسستگی در اتصالات الکتریکی، وجود مقاومت الکتریکی در محل اتصالات و ... وجود نخواهد داشت. ساختار کلی از این تکنولوژی انتقال انرژی که تقریبا در همه کاربردها استفاده می شود، شامل یک ترانسفورماتور فرکانس بالا با هسته ای غیر یکپارچه می باشد که فاصله هوایی بین دو بخش اولیه و ثانویه هسته نسبتاً زیاد بوده و انتقال انرژی از طریق القای الکترومغناطیسی صورت می گیرد. در این سیستم، عوامل متعددی در تعیین رفتار سیستم نقش دارند که از آن جمله می توان به موارد زیر اشاره کرد : ابعاد قسمت اولیه و ثانویه سیستم، وجود هسته فریت در سمت اولیه و ثانویه و طول فاصله هوایی. توان الکتریکی قابل انتقال و همچنین بازده مجموعه های مغناطیسی با فاصله هوایی بزرگ را می توان با استفاده از فرکانس های انتقال بالا، در محدوده تقریباً khz100، به طور قابل ملاحظه ای بهبود بخشید. در این رساله یک سیستم انتقال انرژی بدون تماس مستقیم با استفاده از مبدل ماتریسی، شبیه سازی و ساخته شده است. در این سیستم، ولتاژ ورودی برق شهر با فرکانس hz50 به یک مبدل ماتریسی سه فاز به تکفاز داده شده و در خروجی مبدل ماتریسی، پالس هایی با فرکانس khz100 بوجود خواهد آمد. این پالس های فرکانس بالا سپس به سیم پیچ اولیه سیستم مغناطیسی بدون تماس مستقیم داده شده و پس از عبور از فاصله هوایی دو میلی متری در سمت ثانویه، با استفاده از یک فیلتر پایین گذر، هارمونیک های فرکانس بالای ولتاژ خروجی سیستم مغناطیسی حذف شده و نهایتاً ولتاژ سینوسی با فرکانس hz50 بدست می آید. سایر سیستم های انتقال انرژی بدون تماس مستقیم بیان شده در مقالات، دارای ولتاژ dc در خروجی می باشند و در جاهایی که نیاز به ولتاژ ac در خروجی باشد، لازم است از یک مرحله اینورتر در خروجی سیستم استفاده شود که باعث پیچیدگی سیستم خواهد شد. اما در سیستم پیشنهادی، خروجی به صورت ac می باشد و قابل کاربرد در جاهایی که نیاز به منبع تغذیه ac می باشد، است. همچنین در صورت نیاز به ولتاژ dc می توان با استفاده از یک مرحله یکسوکننده پل، ولتاژ مورد نظر را بدست آورد. در نهایت کلیه شبیه سازی های انجام شده با استفاده از نرم افزار matlab/simulink با مطالب تئوری بیان شده و نتایج بدست آمده در عمل، مقایسه شده و هماهنگی این مطالب با یکدیگر کاملاً مشخص می باشد.