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학술저널
저자정보
Xiaona Wang (Naval University of Engineering) Pan Sun (Naval University of Engineering) Qijun Deng (Wuhan University) Wengbin Wang (State Grid Jiangxi Electric Power Research Institute)
저널정보
전력전자학회 JOURNAL OF POWER ELECTRONICS JOURNAL OF POWER ELECTRONICS Vol.18 No.4
발행연도
2018.7
수록면
1,268 - 1,277 (10page)

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A relatively high operating frequency is required for efficient wireless power transfer (WPT). However, the alternating current (AC) resistance of coils increases sharply with operating frequency, which possibly degrades overall efficiency. Hence, the evaluation of coil AC resistance is critical in selecting operating frequency to achieve good efficiency. For a Litz wire coil, AC resistance is attributed to the magnetic field, which leads to the skin effect, the proximity effect, and the corresponding conductive resistance and inductive resistance in the coil. A numerical calculation method based on the Biot–Savart law is proposed to calculate magnetic field strength over strands in Litz wire planar spiral coils to evaluate their AC resistance. An optimized frequency can be found to achieve the maximum efficiency of a WPT system based on the predicted resistance. Sample coils are manufactured to verify the resistance analysis method. A prototype WPT system is set up to conduct the experiments. The experiments show that the proposed method can accurately predict the AC resistance of Litz wire planar spiral coils and the optimized operating frequency for maximum efficiency.
#AC resistance #Biot–Savart law #Efficiency #Litz wire #Wireless power transfer

목차

Abstract
I. INTRODUCTION
II. RESISTANCE COMPONENTS OF PLANAR SPIRAL COILS
III. FIELD DISTRIBUTION ANALYSIS OF PLANAR SPIRAL COILS
IV. EXPERIMENTAL VERIFICATION FOR COIL RESISTANCE
V. EXPERIMENTAL VERIFICATION FOR WPT EFFICIENCY
VI. CONCLUSIONS
REFERENCES

참고문헌 (19)

참고문헌 신청
Y. Zhang, Z. Zhao, and K. Chen, “Frequency decrease analysis of resonant wireless power transfer,” IEEE Trans. Power Electron., Vol. 29, No. 3, pp. 1058-1063, Mar. 2014. J. Acero, R. Alonso, J. M. Burdio, L. A. Barragan, and D. Puyal, “Frequency-dependent resistance in Litz-wire planar windings for domestic induction heating appliances,” IEEE Trans. Power Electron., Vol. 21, No. 4, pp. 856-866, Jul. 2006. C. Carretero, J. Acero, and R. Alonso, “TM-TE decomposition of power losses in multi-stranded Litz-wires used in electronic devices,” Progr. Electromagn. Res., Vol. 123, pp. 83-103, Jan. 2012. J. Acero, P. J. Hernandez, J. M. Burdio, R. Alonso, and L. A. Barragan, “Simple resistance calculation in Litz-wire planar windings for induction cooking appliances,” IEEE Trans. Magn., Vol. 41, No. 4, pp.1280-1288, Apr. 2005. X. Nan and C. R. Sullivan, “An equivalent complex permeability model for Litz-wire windings,” IEEE Trans. Ind. Appl., Vol. 45, No. 2, pp. 854-860, Mar. 2009.

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