Realization of a Direct Soft Switching AC/AC Converter for Wireless Power Transfer Applications

Loading...
Thumbnail Image
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Sähkötekniikan korkeakoulu | Master's thesis
Date
2015-12-14
Department
Major/Subject
Elektroniikka ja sovellukset
Mcode
S3007
Degree programme
EST - Elektroniikka ja sähkötekniikka (TS2005)
Language
en
Pages
95
Series
Abstract
This thesis describes the design, realization and testing of a three-phase to one-phase direct AC/AC converter, also known as the matrix converter. The switching is using the soft-switching strategy which is also known in the literature as the Zero Current Switching strategy. To achieve ZCS, the circuit needs resonant behavior which is achieved by the transmitter primary side that is an LC circuit. This circuit acts as a tank circuit and the switching frequency is the resonant frequency of the LC circuit. The design of the converter was done with OrCAD capture, PSPICE and Layout. The proposed converter was designed completely during the project as well as the printed circuit boards. The wireless power transfer is achieved by using an air-cored coil pair. The receiver circuit analysis is not in the scope of this thesis. The testing of the converter was not able to perform completely while the complexity of the software prevented the project to be finished in given schedule. The partial test results are shown in the thesis.

Tämä diplomityö käsittää suoran AC-AC -muuttajan toteutuksen, suunnittelun ja testauksen. Muuttaja muuntaa kolmivaihesyötön yksivaiheiseen lähtöön. Kyseessä on matriisimuuttajan eräs sovellus. Kytkentä toimii ns. pehmeällä kytkennällä, eli kytkentähetkellä kytkimien virta on nollassa. Tämä saavutetaan kun kuormana toimii kelan ja kondensaattorin sarjaankytkentä, jonka virta toimii myös takaisinkytkentänä kytkinten ohjaukselle. Muuttajan langattoman tehonsiirron osuus toteutettiin käytännössä ilmasydämisellä kelalla. Toteutus tehtiin tässä projektissa vain ensiöpuolelle. Toisiopuolta ei tässä työssä käsitellä. Suunnittelu toteutettiin OrCAD-ohjelmistolla. Suunnittelun kannalta oleelliset piirit simuloitiin OrCAD PSPICE:llä. Lisäksi työssä esitetään komponenttiarvojen laskenta. Toteutettu laite tehtiin osana projektia, jolloin laitetta varten tehtiin myös piirilevyt. Muuttajan testausta ei ehditty tekemään loppuun annetussa aikamäärässä valmiiksi. Syynä tähän oli hilaohjauksen monimutkaisuus, joka venytti ohjelmiston kehittämistä. Osittainen testaus on esitetty työssä.
Description
Supervisor
Kyyrä, Jorma
Thesis advisor
Kusumah, Ferdi
Keywords
direct, realization, matrix, wireless, power, transfer
Other note
Citation