This thesis deals with wireless power transfer from an external source to embedded small devices (such as for conditioning monitoring, control etc.) located at different distances from the source. The proposed designs can be used in a variety of applications, including mobile phones, electric cars, unmanned aerial vehicles, robots, etc. where it could be very convenient to transmit power without wires/cables. The wireless charging method which avoids using conventional cables and wires for energizing or charging electrical devices has been one of the fastest developed recent technologies. The inductive coupling technique is one way to transfer power wirelessly and works fairly well over very short distances. For distances greater than the radius of the emitter, however, inductive coupling rapidly declines. An improved approach is to create inductive-capacitive resonance which improves efficiency and transfer distance, which was proposed by Tesla. Other methods using more than two coils have lately been proposed, which improve transfer characteristics even further. Several designs were proposed consisting of two, three and four coil combinations, with different shapes and sizes. A ferrite cored solenoid was also chosen as emitter in some setups over air cored solenoid, for better field enhancement in longitudinal energy transfer applications. To have low resistive high energy transfer, coil-capacitor designs were proposed. Several simulations were performed using COMSOL Multiphysics software to understand the magnetic field distribution and transfer to the adjacent coils in air medium. Based on this power transfer efficiency graphs were plotted for every proposed design. For validation, few simulations were contrasted with lab experiments. The focus was to develop and contribute to the improvement of existing techniques. For this, it is sometimes enough to transfer a small amount of power (e.g., 0.5 W) at different distances and frequencies with different set ups. The results obtained from the simulation and measurements were used to evaluate the impact of frequency and transfer distance on energy transfer in wireless power transfer techinque for proposed design. The analysis was used to suggest the improvements or part of future work in the designs such as use of Litz wire and ferrite concentrators with thin conductive laminates. / Detta examensarbete behandlar trådlös kraftöverföring från en extern källa till inbyggda små enheter (såsom för tillståndsövervakning, kontroll etc.) placerade på olika avstånd från källan. De föreslagna designerna kan användas i en mängd olika applikationer, inklusive mobiltelefoner, elbilar, obemannade flygfordon, robotar, etc. där det kan vara mycket bekvämt att överföra ström utan ledningar/kablar. Den trådlösa laddningsmetoden som undviker att använda konventionella kablar och ledningar för att strömsätta eller ladda elektriska apparater har varit en av de snabbast utvecklade nya teknologierna. Den induktiva kopplingstekniken är ett sätt att överföra ström trådlöst och fungerar ganska bra över mycket korta avstånd. För avstånd större än sändarens radie avtar emellertid den induktiva kopplingen snabbt. Ett förbättrat tillvägagångssätt är att skapa induktiv-kapacitiv resonans som förbättrar effektiviteten och överföringsavståndet, vilket föreslogs av Tesla. Andra metoder som använder mer än två spolar har nyligen föreslagits, vilka förbättrar överföringsegenskaperna ytterligare. Flera konstruktioner föreslogs bestående av två, tre och fyra spolar kombinationer, med olika former och storlekar. En solenoid med ferritkärna valdes också som sändare i vissa inställningar framför solenoid med luftkärna, för bättre fältförstärkning i longitudinella energiöverföringstillämpningar. För att ha låg resistiv hög energiöverföring föreslogs spolkondensatorkonstruktioner. Flera simuleringar utfördes med COMSOL Multiphysics programvara för att förstå magnetfältets distribution och överföring till intilliggande spolar i luftmedium. Baserat på detta ritades grafer för effektöverföringseffektivitet för varje föreslagen design. För validering kontrasterades få simuleringar med labbexperiment. Fokus var att utveckla och bidra till förbättringen av befintliga tekniker. För detta räcker det ibland att överföra en liten mängd effekt (t.ex. 0,5 W) på olika avstånd och frekvenser med olika uppsättningar. Resultaten från simuleringarna och mätningarna användes för att utvärdera effekten av frekvens och överföringsavstånd på energiöverföring i trådlös kraftöverföringsteknik för föreslagen design. Analysen användes för att föreslå förbättringar eller delar av framtida arbete i designen, såsom användning av Litz-tråd och ferritkoncentratorer med tunna ledande laminat.

<p dir="ltr">Electric roadways (ERs) represent a new paradigm for electrified transportation that is</p><p dir="ltr">enabled by the emerging dynamic (in-motion) wireless power transfer technology. Large-scale</p><p dir="ltr">integration of DWPT systems into power grids can pose a problem due to its high-power</p><p dir="ltr">requirements, significant number of power electronic converters and spatial concentration.</p><p dir="ltr">Despite their potential magnitude, the operational impacts of DWPT on the power grid have</p><p dir="ltr">not been fully studied in the literature. This dissertation contributes to our understanding</p><p dir="ltr">of how ERs could be successfully integrated with the electric power system at a diverse range</p><p dir="ltr">of spatial and temporal levels.</p><p dir="ltr">On a macroscopic level, a framework for assessing the financial viability of ERs is proposed.</p><p dir="ltr">Annual ER load estimations from traffic flow models of electric vehicles are used to</p><p dir="ltr">generate energy forecasts and carry out a financial evaluation. These models are also used to</p><p dir="ltr">plan distribution system capacity expansion. On a mesoscopic level, a data-driven design of</p><p dir="ltr">ERs and their interconnection with the distribution grid is presented. A data-based stochastic</p><p dir="ltr">traffic flow model is developed and used for designing the interconnection of the DWPT</p><p dir="ltr">system with the distribution grid ensuring adequate power transmission to high penetration</p><p dir="ltr">levels of heavy-duty trucks. The model is also used for conducting a series of quasi-steady</p><p dir="ltr">state studies on the power distribution system. On a microscopic level, a methodology for</p><p dir="ltr">modeling ER systems for time-domain simulations is proposed. Dynamic component models</p><p dir="ltr">are developed for the DWPT system. Power electronics are modeled using average-value</p><p dir="ltr">representations and integrated with models of the distribution grid. The models are used for</p><p dir="ltr">time-domain system simulations, transient analysis, fault analysis and power quality studies.</p><p dir="ltr">Theoretical analysis as well as numerical case studies and simulations of the proposed</p><p dir="ltr">methodologies are presented.</p>

No description available.