Topologia de Inversores

 

Para minimizar las pérdidas en los dispositivos semiconductores, normalmente pérdidas de conducción y las pérdidas de conmutación. 

Cuando aumenta la frecuencia de conmutación, también aumenta la resistencia de carga óptima en la ecuación . 

Las pérdidas por conducción en el interruptor, ya que son proporcionales al cuadrado de la corriente.

 Las pérdidas de conmutación son proporcionales a la frecuencia de operación, lo cual se puede mejorar con técnicas de conmutación suave

[1]

para una potencia de salida determinada, se puede operar a un voltaje más alto y una corriente más baja en el lado del transmisor

Topología Clase D

. Diagrama de circuito de un inversor resonante Clase D convencional

Operaciones complementarias, tiempo muerto adecuado . Producen un voltaje de onda cuadrada a través del interruptor inferior.

Para sistemas de baja potencia y son muy utilizados con el estándar Qi

Operan en rango de  conmutación suave si la frecuencia de conmutación está por encima de la frecuencia resonante del transmisor, la corriente resonante es inductiva o con atraso. 

Requiere dos conmutadores para medio puente y cuatro para puente completo

el circuito de accionamiento de puerta lateral alto asociado con ellos crea problemas de sincronización en frecuencias de MHz se crean problemas de sincronizacion por el , el circuito de accionamiento de puerta lateral alto asociado,  requiere un tiempo muerto bastante grande en comparación

Inversor resonante Clase D con un tanque ZVS para lograr una conmutación suave mientras se opera a la frecuencia resonante, mantiene la frecuencia resonante del transmisor igual que la frecuencia de operación

 E

Diagrama de circuito de un inversor resonante Clase E convencional

tiene solo un interruptor con referencia al lado bajo, para altas frecuencias [111] con red de carga es ligeramente inductiva, permitiendo una una conmutación suave

La tensión de voltaje a través del interruptor es casi 3,56 veces mayor que la tensión de entrada cuando se opera en condiciones óptimas

la corriente de la bobina del transmisor debe fluir a través del transistor,  se puede reducir mediante el uso de una resonancia paralela

[112].

Un inversor resonante Clase E con un tanque semi-resonante para minimizar la clasificación VA del interruptor.

baja tolerancia a las variaciones en la carga reflejada.

  

EF

Se agrega una rama resonante, L2 y C2, a través del interruptor, lo que ofrece un grado adicional de libertad para  [113]

Diagrama de circuito de un inversor resonante Clase EF

. El tanque resonante LC adicional reduce las tensiones de voltaje y corriente a través del interruptor y mejora la eficiencia del inversor. y aumenta la capacidad de manejo de energía

Inversor Clase EF2 o Clase φ2

La red agregada puede sintonizarse al doble de la frecuencia de conmutación o segundo armónico [114].

Reduce la tensión a través del interruptor a 2,31 veces el voltaje de entrada , sintonizar la red agregada a 1,5 veces la frecuencia de resonancia del tanque resonante en serie permite lograr un funcionamiento independiente de la carga [113].

del inversor Clase EF cuando la red agregada está sintonizado a 1,5 veces la frecuencia de conmutación, . ZVS se mantiene al encender para valores de RL variando desde condiciones de cortocircuito hasta dos veces el valor nominal (Ropt)

Inversor Clase Trifasico

Requiere una topología especial de seis placas [2]

Bibliografia 

[1] A. Laha, A. Kalathy, M. Pahlevani, and P. Jain, “A Comprehensive Review on Wireless Power Transfer Systems for Charging Portable Electronics,” Eng, vol. 4, no. 2. Multidisciplinary Digital Publishing Institute (MDPI), pp. 1023–1057, Jun. 01, 2023. doi: 10.3390/eng4020061.

[2]. Luo, B.; Mai, R.; Shi, R.; He, Z. Analysis and designed of three-phase capacitive coupled wireless power transfer for high power charging system. In Proceedings of the IEEE Applied Power Electronics Conference and Exposition—APEC, San Antonio, TX, USA, 4–8 March 2018; Institute of Electrical and Electronics Engineers Inc.: New York City, NY, USA, 2018; Volume 2018, pp. 1369–1374.

[111] Peng, K.; Santi, E. Class E resonant inverter optimized design for high frequency (MHz) operation using eGaN HEMTs. In Proceedings of the IEEE Applied Power Electronics Conference and Exposition (APEC), Charlotte, NC, USA, 15–19 March 2015; pp. 2469–2473

[112] Pinuela, M.; Yates, D.C.; Lucyszyn, S.; Mitcheson, P.D. Maximizing DC-to-Load Efficiency for Inductive Power Transfer. IEEE Trans. Power Electron. 2013, 28, 2437–2447

[113] Aldhaher, S.; Yates, D.C.; Mitcheson, P.D. Load-Independent Class E/EF Inverters and Rectifiers for MHz-Switching Applications. IEEE Trans. Power Electron. 2018, 33, 8270–8287

[114] Choi, J.; Liang, W.; Raymond, L.; Rivas, J. A High-Frequency Resonant Converter Based on the Class Phi2 Inverter for Wireless Power Transfer. In Proceedings of the IEEE 79th Vehicular Technology Conference (VTC Spring), Seoul, Republic of Korea, 18–21 May 2014; pp. 1–5. http://dx.doi.org/10.1109/VTCSpring.2014.7023149