Συντάχθηκε 15-07-2026 09:59
Τόπος:
Σύνδεσμος τηλεδιάσκεψης
Έναρξη: 21/07/2026 11:00
Λήξη: 21/07/2026 12:00
ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ ΚΡΗΤΗΣ
Σχολή Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών
Πρόγραμμα Προπτυχιακών Σπουδών
ΠΑΡΟΥΣΙΑΣΗ ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗΣ ΕΡΓΑΣΙΑΣ
Σωτηρίου Λίτσιου
με θέμα
Ανάπτυξη Ηλεκτρονικού Συστήματος Ασύρματης Μεταφοράς Ισχύος μέσω Χωρητικής Σύζευξης
Development of an Electronic System for Wireless Power Transmission through Capacitive Coupling
Εξεταστική Επιτροπή
Καθηγητής Ευτύχιος Κουτρούλης, Επιβλέπων
Καθηγητής Κωνσταντίνος Γυφτάκης
Επίκουρος Καθηγητής Γεώργιος Πέππας
Περίληψη
Σκοπός της παρούσας εργασίας ήταν η σχεδίαση, η προσομοίωση και η υλοποίηση ενός συστήματος ασύρματης μεταφοράς ισχύος μέσω χωρητικής σύζευξης (Capacitive Power Transfer – CPT). Το σύστημα σχεδιάστηκε για ισχύ 25 W, απόσταση πομπού - δέκτη 10 cm και συχνότητα λειτουργίας 1 MHz. Επιλέχθηκε η τοπολογία LCLC όπου ένας μετατροπέας DC/AC πλήρους γέφυρας τροφοδοτεί το δικτύωμα LCLC του πομπού, ενώ στην πλευρά του δέκτη ένα αντίστοιχο δικτύωμα τροφοδοτεί μέσω ανορθωτή μία μπαταρία. Στην εργασία γίνεται μια σύντομη παρουσίαση των τεχνολογιών ασύρματης μεταφοράς ενέργειας και των βασικών τοπολογιών CPT.
Αρχικά κατασκευάστηκε ο coupler τεσσάρων πλακών αλουμινίου 20 cm x 20 cm και μετρήθηκαν οι χωρητικότητές του με LCR meter ακριβείας, ώστε η σχεδίαση να βασιστεί στις πραγματικές τιμές της κατασκευής. Με βάση τις μετρήσεις υπολογίστηκαν τα στοιχεία των κυκλωμάτων αντιστάθμισης και το σύστημα προσομοιώθηκε, πρώτα ως θεωρητικό κύκλωμα στο LTspice και στη συνέχεια μαζί με τον μετατροπέα DC/AC και τα κυκλώματα οδήγησης στο PSpice. Στη συνέχεια, σχεδιάστηκαν και κατασκευάστηκαν τρεις πλακέτες: του πομπού (μετατροπέας DC/AC, κυκλώματα οδήγησης και το LCLC του πομπού), ενός DC/DC τροφοδοτικού με απομονωμένες εξόδους και του δέκτη (δίκτυο LCLC και ανορθωτής). Τέλος, επιβεβαιώθηκε πειραματικά η λειτουργία των επιμέρους υποσυστημάτων, καθώς και η εμφάνιση τάσης στις πλάκες του δέκτη μέσω της χωρητικής σύζευξης.
Abstract
This thesis presents the design, simulation, and experimental implementation of a wireless power transfer system based on capacitive coupling (Capacitive Power Transfer – CPT). The system was designed to deliver 25 W across a 10 cm transmitter–receiver gap at an operating frequency of 1 MHz. A double-sided LCLC compensation topology was adopted where a full-bridge DC/AC converter drives the transmitter LCLC network, while on the receiver side a corresponding network charges a battery through a rectifier.
As a first step, a four-plate coupler was constructed using 20 cm × 20 cm aluminum plates, and its capacitances were measured with a precision LCR meter, allowing the design to be grounded in the actual parameters of the physical structure rather than idealized values. Based on these measurements, the compensation network components were calculated and the system was simulated, at first as an idealized circuit in LTspice, and then including the DC/AC converter and its gate driver circuitry in PSpice. Three printed circuit boards were subsequently designed and fabricated: the transmitter board (DC/AC converter, gate drivers, and the transmitter-side LCLC network), an auxiliary DC/DC power supply with isolated outputs and the receiver board (LCLC network and rectifier). Finally, the operation of the individual subsystems was verified experimentally, along with the development of voltage on the receiver plates through the capacitive coupling.
Meeting ID: 967 8767 2714
Password: 259569
