Análisis y Control de Convertidores Resonantes Compensados en Serie/Serie-Paralelo para Transferencia de Energía Sin Contacto

Las compensaciones en serie/serie (S/S) y serie/paralelo (S/P) son ampliamente utilizadas en sistemas de transferencia de energía sin contacto. Sin embargo, la impedancia inductiva de entrada del convertidor compensado S/S que opera en un punto de intersección de ganancia de voltaje de salida afecta la eficiencia del sistema, y el voltaje de salida del convertidor compensado S/P que opera a la frecuencia resonante es bastante sensible a la variación de los parámetros del transformador causados por un cambio en el espacio aéreo o desalineación. Este artículo propone una nueva topología de compensación serie/serie-paralelo (S/SP) para lograr tanto alta eficiencia como buena controlabilidad de salida. Se realizan análisis en el dominio de la frecuencia y en el dominio del tiempo del convertidor resonante propuesto en este documento. Similar a los convertidores resonantes convencionales, se pueden emplear tanto control por lazo de bloqueo de fase (PLL) como control de frecuencia fija. Se construye un prototipo de 60 W con control PLL y un prototipo de 1.5 kW con control de frecuencia fija para verificar el análisis teórico. Para realizar la comparación de ganancia de voltaje de entrada a salida, también se fabrica un convertidor compensado S/P. Los resultados experimentales verifican la efectividad del método de compensación propuesto. La eficiencia del prototipo S/SP fabricado alcanza el 95.2% a una potencia de salida de 1.5 kW con un espacio aéreo de 10 cm entre los devanados.