Vezeték nélküli energiaátvitel elektromágneses modellezése idegen objektumok jelenlétében

OData támogatás
Konzulens:
Dr. Bilicz Sándor
Szélessávú Hírközlés és Villamosságtan Tanszék

A vezetéknélküli energiátvitel (wireless power transfer, WPT) az elmúlt évtized alatt egy mindenhol jelenlevő technológiává vált. A rugalmassága, amely lehetővé teszi, hogy elektromos energiát tudjunk szállítani kábelek vagy egyéb hullámvezetők nélkül, igen népszerűvé tette, és aktívan kutatott területnek számít a mai napig. A Szélessávú Hírközlés és Villamosságtan Tanszéken már kidolgozásra került egy elektromágneses modell, amely hatékonyan írja le az ún. mágnesesen csatolt rezonáns WPT rendszereket. A modell egy „vékony huzal” közelítést használ és momentum-módszer alapú numerikus számítást, amivel a szabadsági fokok száma alacsonyan tartható és nagyságrendekkel gyorsabb futási időt eredményez a kereskedelmi végeselemes megoldókkal összevetve. A módszer azonban csak homogén térben használható, így nem tudja kezelni a WPT lánc közelében előforduló idegen testek jelenlétét. Jelen dolgozat célja egy olyan elektromágneses modell kidolgozása, amely képes figyelembe venni ezen idegen testek hatását úgy, hogy a módszer kompatibilis marad az eredeti térszámító kóddal. A megoldás során először egy kvázistacionárius közelítést alkalmazunk a teljes hullámtani problémára. Ezen kívül feltételezzük, hogy az idegen testek tisztán dielektromosak és kanonikus alakúak (pl. gömb, vékony lemez). Ezekkel a megkötésekkel az idegen testek hatása figyelembe vehető az elektrosztatikus Green-függvény módosításával. A módosítás elméleti hátterét az ún. dielektromos tükrözés adja, amely analitikus megoldást biztosít a Green-függvényre, ami szükséges feltétele a momentum módszer hatékony alkalmazhatóságának. A momentum módszeren alapuló kód implementálása MATLAB környezetben történik, az eredmények pedig összevetésre kerülnek 3-dimenziós, teljes hullámtérre vonatkozó végeselemes szimulációkkal, valamint mérési eredményekkel is. Egy érzékenységvizsgálatot is elvégzünk annak érdekében, hogy kiemeljük a modell azon paramétereit, amelyek a legerősebben befolyásolják a rendszer működését. A vizsgálat az ún. Sobol-indexek számításán alapszik, amelynek során egy ún. polinomiális káosz helyettesítő modell segítségével csökkentjük a modell-kiértékelések számát, ezzel is csökkentve a szimulációs időt.

Letölthető fájlok

A témához tartozó fájlokat csak bejelentkezett felhasználók tölthetik le.