Efficiency Enhancement of An Inductive Power Transfer System Used for Battery Charging Through Frequency Control and Compensation Adjustment

Abstract

การประยุกต์ใช้เทคโนโลยีการส่งกำลังไฟฟ้าแบบอินดักทีฟในการประจุแบตเตอรี่ช่วยทำให้เกิดความสะดวกและปลอดภัยในการใช้งานมากยิ่งขึ้น ขณะทำการประจุแบตเตอรี่ค่ากระแสหรือแรงดันของแบตเตอรี่จะแตกต่างกันออกไปตามสถานะประจุของแบตเตอรี่ขณะนั้น ตัวควบคุมของระบบจะต้องสามารถรักษากระแสหรือแรงดันในขณะชาร์จให้คงที่ตามรูปแบบการชาร์จที่ถูกกำหนดมาสำหรับแบตเตอรี่แต่ละชนิด โดยทำการส่งคำสั่งที่เหมาะสมเพื่อไปควบคุมการทำงานของสวิตช์กำลังภายในตัวอินเวอร์เตอร์ บทความนี้นำเสนอเทคนิคในการควบคุมระบบส่งกำลังไฟฟ้าแบบอินดักทีฟด้วยการควบคุมความถี่การสวิตช์ของอินเวอร์เตอร์ร่วมกับการปรับค่าตัวชดเชยเพื่อให้สามารถควบคุมกระแสหรือแรงดันชาร์จแบตเตอรี่ให้คงที่ในขณะที่สามารถรักษาประสิทธิภาพของระบบให้มีค่าสูงได้ ผลการทดลองที่ได้จากระบบทดสอบที่จัดทำขึ้นแสดงให้เห็นการเพิ่มขึ้นของประสิทธิภาพของระบบ โดยประมาณ 10 % สำหรับโหมดกระแสคงที่ และ 5% สำหรับโหมดแรงดันคงที่ เมื่อเทียบกับวิธีการที่ความถี่สวิตช์ถูกกำหนดให้มีค่าคงที่

Applying inductive power transfer (IPT) technologies for battery charging enhances user convenience and operational safety. While charging the battery, the current or voltage of the battery varies according to its state of charge. The system controller must be able to maintain a constant charging current or voltage according to the charging profile designated for each type of battery. This can be achieved by sending the appropriate commands to control the operation of the power switches inside the inverter. This article presents techniques for controlling an IPT system by varying the inverter’s switching frequency along with adjusting compensation parameters in order to achieve constant current or voltage charging while maintaining high system efficiency. The experimental results obtained from the testing system indicate an approximate 10% improvement in system efficiency for the constant current mode (CC) and 5% for the constant voltage mode (CV), compared to a fixed switching frequency scheme.