Вестник МГТУ, 2023, Т. 26, № 4.

Сафин А. Р. и др. Моделирование работы устройства индукционного зарядного. Из полученных двух резонансных частот находим собственную емкость и индуктивность катушки, учитывая сложение емкостей (собственной и добавленной) для параллельных конденсаторов: собственная емкость - 35 пФ, собственная индуктивность - 55 мкГн. Рассчитываем емкость конденсатора (схема - рис. 6, с) для достижения резонанса на 100 кГц, теоретически рассчитанная емкость равна 46 нФ. Следующим шагом стало добавление идентичной схемы для принимающей части. Вместо генератора тока добавлена нагрузка с сопротивлением 1 Ом (рис. 6, d). На рис. 7 представлена частотная характеристика системы двух катушек при различных расстояниях между катушками (10-30-50-7-90-110-130-150 мм). Element Voltage (Magnitude) ----- h=10 h=30 ----- h=50 — h=70 h=90 — h=110 — h=130 160000 Frequency, Hz Рис. 7. Частотная характеристика системы двух катушек при различных расстояниях между катушками Fig. 7. Frequency response of a two-coil system at different distances between the coils Далее убираем резисторы, которые развязывали генератор тока, от резонансного контура (рис. 6, е) (Zhang et al., 2016). Таким образом, получена топология PP (параллельная-параллельная). Для ознакомления представлены только графики частотных характеристик напряжения (рис. 8), приложенного к нагрузке, в генераторе тока. В приемнике будут аналогичные по форме графики, которые отличаются только значениями. Для полученных значений рассчитано, что КПД передачи энергии в резонансе равно ~5 %. Далее было решено перейти к последовательному контуру (топология SS). Данная топология (рис. 6,f отличается тем, что при низкой взаимной индуктивности достигается высокая и стабильная эффективность передачи, что делает эту топологию лучшим выбором для использования в условиях переменной нагрузки. Полученная частотная характеристика представлена на рис. 9. Очевидно, что при последовательном контуре (рис. 9) наиболее эффективной передача будет при наименьшем расстоянии катушек, данное значение равно 10 мм (меньшее расстояние будет сложно использовать для реальной эксплуатации). Для этого случая определим напряжение в принимающей и передающей катушках, результат представлен на рис. 10. Степень связи между двумя катушками можно выразить с помощью коэффициента связи к, который имеет значение от 0 до 1. Коэффициент связи между двумя катушками оказывает огромное влияние на выходную мощность и эффективность передачи, однако на коэффициент связи двух катушек оказывают непосредственное влияние все параметры катушки. В данном случае коэффициент можно рассчитать как отношение напряжений, он равен 0,92, что является хорошим результатом передачи электромагнитной энергии. 416