Capacitive power transfer (CPT) technology is becoming increasingly popular in various application areas. Due to its limitations, such as low frequency, low coupling capacitance, and the high voltage stress on metal plates, the studies on high power CPT applications fell behind previously. Therefore, the wideband gap (WBG) semiconductor devices and the compensation topologies are further adopted to tackle these limitations. The main purpose of the paper is to review CPT applications in terms of performance parameters, advantages, disadvantages and also challenges. Initially, the basic principles of CPT technology are examined, which cover compensation topologies, coupler structures, transfer distance, power electronic components, and system control methods. Then, CPT applications are evaluated for performance parameters (i.e., power level, operation frequency, system efficiency, transfer distance) along with compensation types, inverter types, and coupler types. The applications are categorized into six main groups according to industrial topics as safety, consumer electronics, transport, electric machines, biomedical, and miscellaneous. Herein, power level changes from µW to kW ranges, the operation frequency varies from 100s of kHz to 10s of MHz ranges as well. The maximum system efficiency is recorded as 97.1 %. The transfer distance varies from µm range to 100s of mm ranges. The full-bridge inverter topology and four-plate coupler structure are noticeable in CPT applications. Finally, advantages, disadvantages, and challenges of CPT applications are evaluated in detail. This review is expected to serve as a reference for researchers who study on CPT systems and their applications.INDEX TERMS Capacitive power transfer, capacitive coupling, wireless power transfer.MEHMET ZAHID EREL was born in Sakarya, Turkey. He received the B.S. degree in electrical engineering from the Yildiz Technical University, Istanbul, Turkey, in 2013, and the M.S. degree in electronics and communication engineering from the Ankara Yildirim Beyazit University, Ankara, Turkey, in 2016. He is currently pursuing the Ph.D. degree with the department of electrical and electronics engineering,
The energy demand has been increasing over the last decade. With the integration of renewable energy sources, grid-connected inverters play a key role in a power system. The main objective of the paper is to discuss a grid-connected inverter with single-phase structure in particular. The design and working principle of a basic grid-connected inverter are presented together with the cycle-by-cycle average (CCA) model. The LCL filter design is also introduced to decrease the current harmonics. To attain unity power factor operation, the closed loop control is essential for the grid-connected inverters. For this reason, a current controller in dq-frame is performed by utilizing MATLAB/Simulink environment. The results indicate that the suggested current controller presents good performance during the variations. This study is anticipated to draw the attention of grid-connected inverter designers and serve as a reference for them.
Kablosuz güç aktarımı (WPT), özellikle son yıllarda sürdürülebilir enerji tabanlı uygulamalarda ilgi çeken bir konu olmuştur. Bunun nedeni hem sosyal hem de politik nedenlerden kaynaklanan enerji talebindeki artıştır. Kablolara ihtiyaç duymadan sağlam ve esnek çözümler sunan WPT teknolojisi, bu makale kapsamında sürdürülebilir enerji uygulamalarında kapsamlı bir şekilde incelenmektedir. Uygulamalar güneş enerjisi ve rüzgâr enerjisi olmak üzere ikiye ayrılmaktadır. Burada, diğer kablosuz şarj teknolojileri arasında endüktif ve mikrodalga kablosuz şarj teknolojileri öne çıkmaktadır. WPT teknolojisinin sürdürülebilir enerji uygulamalarında yararları ve zararları da bu makalede değerlendirilmektedir. Ayrıca, güneş enerjisi uygulamalarında gelecek vaat eden bir teknoloji olarak endüktif güç transferinin tasarımı ve analizi sunulmaktadır. Bu makalenin aynı zamanda sürdürülebilir enerjiye dayalı WPT teknolojisi ile ilgilenen araştırmacılara ışık tutması beklenmektedir.
Kablosuz güç transferi teknolojisi son yıllarda ilgi çeken bir konu olmuştur. Kablolu şarj teknolojisine göre basit tasarım, düşük maliyet, esneklik, güvenli ve uzun ömürlü işletim gibi birçok avantaj sunmaktadır. Bu makalenin asıl amacı diğer kablosuz şarj teknolojileri arasında öne çıkan endüktif ve kapasitif güç transferi sistemleri üzerine Scopus veri tabanı kullanılarak nümerik araştırma sunmaktır. Bu kapsamda, literatürdeki belge sayılarının yıllara, yazarlara ve ülkelere göre değişimi verilmiştir. Aynı zamanda ilgili konu alanları ve belge tipleri yüzdelik olarak sunulmuştur. Araştırmanın sonucunda, endüktif güç transferi üzerine çalışmaların kapasitif güç transferine göre daha çok yer aldığı görülmüştür. Her iki kablosuz şarj teknolojisi için belge sayısı 2019 yılında zirve yapmıştır. Buna ilaveten, ülkeler arasında kıyaslama yapıldığında Amerika ve Çin diğerlerine göre dokümantasyon bakımından üstün durumdadır. Endüktif teknolojinin kullanıldığı çalışmalarda Çin, Amerika’ya göre üstün durumda iken kapasitif çalışmalarda Amerika, Çin’e göre üstün durumdadır. Her iki kablosuz şarj teknolojisi için mühendislik ve konferans bildirileri değişkenleri diğer değişkenlere göre literatürde daha çok yer almıştır. Bu çalışmanın endüktif ve kapasitif kablosuz şarj teknolojisi ile ilgilenen araştırmacılar için önemli bir referans olması beklenmektedir.
scite is a Brooklyn-based organization that helps researchers better discover and understand research articles through Smart Citations–citations that display the context of the citation and describe whether the article provides supporting or contrasting evidence. scite is used by students and researchers from around the world and is funded in part by the National Science Foundation and the National Institute on Drug Abuse of the National Institutes of Health.
hi@scite.ai
334 Leonard St
Brooklyn, NY 11211
Copyright © 2024 scite LLC. All rights reserved.
Made with 💙 for researchers
Part of the Research Solutions Family.