CC BY
0СХЕМОТЕХНИКА И ПРОЕКТИРОВАНИЕ CIRCUIT ENGINEERING AND DESIGN
Научная статья УДК 621.318.433 doi:10.24151/1561-: EDN: AHOKOP
i-2024-29-3-319-330
Алгоритм проектирования £С-контуров с параллельной компенсацией в приемном контуре для систем индуктивного питания
Р. Р. Аубакиров, К. О. Гуров, А. А. Данилов
Национальный исследовательский университет «МИЭТ», г. Москва, Россия
aubakirov@bms.zone
Аннотация. Алгоритмы, основанные на методах оптимизации геометрии катушек, позволяют повышать устойчивость к смещениям без усложнения конструкции, как это происходит при использовании разных форм обратной связи. Существенной особенностью таких алгоритмов является необходимость учета схемы параллельной или последовательной компенсации реактивной мощности в передающем и принимающем ХС-контурах. В работе на основе предложенного ранее алгоритма для систем с последовательной компенсацией в приемном и передающем контурах разработан алгоритм для систем с последовательной компенсацией в передающей части и параллельной компенсацией в приемной части. Данный алгоритм учитывает допустимое значение индуктивности катушки в принимающем контуре при заданных рабочей частоте и компенсирующей емкости. Преимущество представленного алгоритма проектирования заключается в разрабатываемых с его помощью системах индуктивной передачи энергии с высокой устойчивостью к смещениям катушечной пары с помощью оптимальной геометрии катушек без усложнения конструкции системы индуктивной передачи энергии. Разработанная система работает на резонансной частоте и в области сверхкритической связи, что обеспечивает высокие эффективность передачи энергии и уровень выходной мощности. Выполнено проектирование систем с номинальной мощностью 0,1 Вт и рабочими частотами 6,78 МГц и 880 кГц. Требования по устойчивости к обеим система сформулированы так: ДРХ не более 0,01 Вт (10 % от номинала) для боковых смещений в пределах 0-30 мм, т. е. при боковых смещениях, достигающих радиуса принимающей катушки. Осевое расстояние между катушками принято постоянным и равно 10 мм. Показано, что разработанный алгоритм позволяет проектировать передающий и принимающий ХС-контуры так, что перепад выходной мощности не превышает 10 % от номинала для смещений, достигающих радиуса приемной катуш-
© Р. Р. Аубакиров, К. О. Гуров, А. А. Данилов, 2024
ки индуктивности. Паразитные эффекты, которые не учитываются в алгоритме, могут приводить к уменьшению выходной мощности системы на 3-7 %, что можно компенсировать увеличением напряжения питания или увеличением заданной номинальной мощности на 2-4 % при использовании алгоритма для проектирования системы.
Ключевые слова: индуктивная передача энергии, алгоритм проектирования, катушечная пара, геометрическая оптимизация, биомедицинская электроника
Финансирование работы: работа выполнена при финансовой поддержке Минобрнауки России (Соглашение № 075-15-2024-555 от 25.04.2024 г.).
Для цитирования: Аубакиров Р. Р., Гуров К. О., Данилов А. А. Алгоритм проектирования LC-контуров с параллельной компенсацией в приемном контуре для систем индуктивного питания // Изв. вузов. Электроника. 2024. Т. 29. № 3. С. 319-330. https://doi.org/10.24151/1561-5405-2024-29-3-319-330. - EDN: AHOKOP.
Original article
Algorithm for designing LC circuits with parallel compensation in the receiving circuit for inductive power systems
R. R. Aubakirov, K. O. Gurov, A. A. Danilov
National Research University of Electronic Technology, Moscow, Russia aubakirov@bms.zone
Abstract. Algorithms based on coil geometry optimization allow increasing the displacement resistance without complicating the design, as happens when using various forms of feedback. An essential feature of such algorithms is the need to consider the scheme of parallel or tandem compensation of reactive power in the transmitting and receiving LC circuits. In this work, based on previously proposed algorithm for systems with tandem compensation in the receiving and transmitting circuits a new algorithm is developed for systems with tandem compensation in the transmitting circuit and parallel compensation in the receiving circuit. The algorithm being proposed considers the allowable value of coil inductance in the receiving circuit at specified values of operating frequency and balancing capacity. The advantage of the presented design algorithm lies in the systems of inductive energy transfer developed with its help that have high resistance to coil pair displacement due to optimal coil geometry without complicating the design of inductive energy transfer system. The developed system operates at the resonant frequency and in the region of supercritical coupling, which ensures high energy transfer efficiency and output power level. Systems design with a nominal power of 0.1 W and operating frequencies of 6.78 MHz and 880 kHz is implemented. The stability requirements for both systems have been formulated as follows: APL not more than 0.01 W (10 % of the nominal value) for lateral displacements within 0-30 mm, i. e. at lateral displacements reaching the radius of the receiving coil. The axial distance between coils is constant and equal to 10 mm. It was demonstrated that the developed algorithm makes it possible to design the transmitting and receiving LC circuits so that the output power drop does not exceed 10 % of the nominal value for
displacements reaching the radius of the receiving coil. Parasitic effects not considered in the algorithm can lead to a decrease in the output power of the system by 3-7 %, which can be compensated by increasing the supply voltage or by increasing the specified rated power by 2-4 % when using the algorithm for system design.
Keywords: inductive energy transfer, design algorithm, coil pair, geometric optimization, biomedical electronics
Funding: the work has been supported by the Ministry of Education and Science of the Russian Federation (Agreement No. 075-15-2024-555 of 04/25/2024).
For citation: Aubakirov R. R., Gurov K. O., Danilov A. A. Algorithm for designing LC circuits with parallel compensation in the receiving circuit for inductive power systems. Proc. Univ. Electronics, 2024, vol. 29, no. 3, pp. 319-330. https://doi.org/10.24151/ 1561-5405-2024-29-3-319-330. - EDN: AHOKOP.
Введение. Индуктивная передача энергии используется для питания бытовых приборов, мобильных устройств, сенсоров и датчиков [1-3], а также для имплантируемых медицинских приборов [4-7]. Развитие данной технологии во многом связано с совершенствованием методов автоматизации проектирования с применением формальных алгоритмов [8-16].
В начале разработки алгоритма необходимо задать целевую функцию. Среди целевых функций можно выделить группу функций, описывающих устойчивость системы к смещениям. К таким функциям относится мера однородности магнитного поля, генерируемого передающей катушкой [12]. Однако большая однородность магнитного поля не всегда соответствует меньшему перепаду выходной мощности при заданных смещениях [17]. Это делает предпочтительными алгоритмы, построенные с использованием в качестве целевой функции непосредственно выходной мощности и ее перепада при смещениях катушек. Следует отметить, что для достижения заданной устойчивости к смещениям возможно использование различных вариантов систем с подстройкой параметров, например алгоритм проектирования систем с переменным индуктором [10]. Недостатком таких систем является снижение надежности и увеличение стоимости устройства, в связи с чем предпочтение следует отдавать алгоритмам, обеспечивающим заданную устойчивость к смещениям за счет простой оптимизации геометрии катушечной пары.
В работе [18] описан разработанный алгоритм проектирования систем индуктивной передачи энергии (ИПЭ) с SS-компенсационной схемой к имплантатам, позволяющий обеспечить требуемый диапазон выходной мощности на протяжении всего заданного значения смещения катушек путем оптимизации параметров катушек, таких как число витков, внутренний радиус, внешний радиус передающей катушки. Алгоритм успешно прошел экспериментальную верификацию, показал большой потенциал и может быть применен и к другим компенсационным схемам. Однако использование того же алгоритма недопустимо. Кроме того, установлено, что для каждого типа компенсации необходим отдельный алгоритм проектирования [19].
Цель настоящей работы - создание алгоритма проектирования систем индуктивного питания имплантируемой биомедицинской электроники с последовательной компенсационной схемой в передающей плате и параллельной компенсационной схемой в приемной плате, устойчивых к боковым смещениям.
Материалы и методы исследования. Эквивалентная схема моделируемой системы ИПЭ с параллельной компенсационной схемой в приемном контуре представлена на рис. 1.
Рис. 1. Эквивалентная схема системы индуктивной передачи энергии с параллельной компенсацией в принимающей плате Fig. 1. Equivalent circuit of the inductive power transmission system with parallel compensation
in the receiving circuit
Выходную мощность Рь системы можно рассчитать по следующей формуле:
ю2М V2 Я
P =
S L
L "ZTZR +œ2M2)2(1+JoCrRL )2
где ю - угловая рабочая частота; М - взаимная индуктивность; - напряжение питания; Яь - нагрузочное сопротивление; и - импедансы; Ся - емкость конденсатора. Взаимная индуктивность М рассчитывается как
M=£ Т
dltdlr
4%м r
tr
где ц - магнитная постоянная; rtr - расстояние между элементами витков катушек dlt и dlr.
Импедансы равны:
zt = 4—1—^ R,
joCT
ZR = j™LR + Rlr p •
В основу алгоритма проектирования положено задание требуемой устойчивости к смещениям, определяемой как заданный перепад мощности APL для заданного диапазона допустимых смещений катушек относительно друг друга:
P P
Др _ L max _l_l _ Lmrn
L = PL ~ PL '
Алгоритм проектирования LC-контуров основан на подборе геометрических параметров катушек (внутреннего радиуса, числа витков приемной и передающей катушек, внешнего радиуса передающей катушки) и номиналов конденсаторов в передающем и принимающем контурах. Геометрические параметры подбирали при следующих
условиях: взаимная индуктивность M находится в диапазоне, соответствующем допустимому перепаду мощности на всем диапазоне допустимых смещений; внутренние радиусы катушек (rin = rinT = rinR) обеспечивают нахождение максимальной взаимной индуктивности Mmax в требуемом диапазоне. Если внутренние радиусы катушек достигают физических минимумов (меньше радиуса сечения провода) и при этом Mmax находится вне требуемого диапазона, то число витков K в приемной катушке уменьшается на единицу. Если число витков достигает единицы, то оптимизация при заданных требованиях невозможна. Для того чтобы увеличить минимальное значение взаимной индуктивности Mmin до требуемого диапазона, увеличивали внешний радиус routT передающей катушки и число ее витков.
Системы ИПЭ работают на резонансной частоте, общей для двух контуров. Для систем с SP-компенсацией резонансная частота рассчитывается по формуле
/0 = 1 = 1 - R
LrCr 2LRCR\LR/CR -RR
Как видно из данной формулы, соотношение LR/CR должно быть больше RL (сопротивление приемной катушки RR в рассматриваемом случае принято равным нулю). Это условие ограничивает диапазон допустимых значений собственной индуктивности принимающей катушки (рис. 2).
Параллельная компенсационная схема налагает следующие ограничения: наращивание витков приемной катушки ограничено; сопротивление нагрузки должно быть намного больше сопротивления на передающем контуре.
Разработка и верификация алгоритма проектирования систем ИПЭ. На основе разработанного ранее алгоритма проектирования для последовательной компенсации предлагается новый алгоритм для представленного в работе LC-контура (рис. 3). Решением для ограничений компенсационной схемы стало уменьшение оптимизационной нагрузки на принимающую катушку путем дополнительного вычитания витка из передающей катушки (N - 1).
С помощью разработанного алгоритма спроектированы две системы ИПЭ с номинальной выходной мощность 0,1 Вт и рабочими частотами 880 кГц и 6,78 МГц. Требования по устойчивости к обеим система сформулированы так: APL не более 0,01 Вт (10 % от номинала) для боковых смещений р в пределах 0-30 мм, т. е. при боковых смещениях, достигающих значения радиуса принимающей катушки rouR Осевое расстояние между катушками d постоянно и равно 10 мм. Остальные константы и начальные значения представлены в табл. 1.
ю
с О
Недопуст имые зна 1ения Lb,
^"Допус тимые зн2 мения Lr
50 100 150
Сопротивление нагрузки, Ом
200
Рис. 2. График допустимых значений собственной индуктивности принимающей катушки системы ИПЭ с SP-компенсацией на рабочей
резонансной частоте 6,78 МГц Fig. 2. Graph of the permissible values of the self-inductance of the receiving coil of the inductive power transmission system with SP-compensation with operating resonant frequency of 6.78 MHz
Рис. 3. Блок-схема алгоритма проектирования систем ИПЭ с параллельной компенсационной схемой в принимающем контуре Fig. 3. Block diagram of the algorithm for designing an inductive power transmission systems with a parallel compensation circuit in the receiving circuit
Начальные значения проектируемых систем ИПЭ Initial values of the inductive power transfer systems being designed
Таблица 1 Table 1
Рабочая частота системы ИПЭ
Параметр 6,78 МГц 880 кГц
Начальная емкость конденсаторов СТ = Ся, нФ 1 20
Сопротивление нагрузки Яь, Ом 100 100
Сопротивление передающего контура Ят, Ом 10 10
Результаты и их обсуждение. Результаты проектирования представлены в табл. 2 и 3.
Таблица 2
Основные параметры спроектированной системы ИПЭ с рабочей частотой 6,78 МГц
Table 2
Main parameters of the designed inductive power transfer system with an operating frequency 6.78 MHz
Параметр Контур
передающий принимающий
Внешний радиус гоШ, мм 42,7 30
Внутренний радиус гп, мм 27,6 27,6
Число витков N 3 2
Собственная индуктивность Ь, мкГн 1,02 0,52
Емкость С, нФ 0,54 1
Сопротивление Я, Ом 10 100
Выходная мощность Р, Вт 0,1
Перепад мощности АР, % 8,1
Напряжение питания В 2,1
Таблица 3
Основные параметры спроектированной системы ИПЭ с рабочей частотой 880 кГц
Table 3
Main parameters of the designed inductive power transfer system with an operating frequency 880 kHz
Параметр Контур
передающий принимающий
Внешний радиус гоиЬ мм 45 30
Внутренний радиус гп, мм 23,6 23,6
Число витков N 5 4
Собственная индуктивность Ь, мкГн 2,26 1,51
Емкость С, нФ 14,5 21,5
Сопротивление Я, Ом 10 100
Выходная мощность Р, Вт 0,1
Перепад мощности АР, % 8,4
Напряжение питания У5, В 2,1
Поскольку существенным ограничением разработанного алгоритма является использование математического аппарата, разработанного для идеальных компонентов, выполнены верификации результатов и оценка отклонения результатов для идеальной системы от результатов с учетом влияния паразитных эффектов на основе численного эксперимента.
Паразитные эффекты учитывали с помощью моделирования работы разработанных систем в среде проектирования ЬТБрюе, а также дополнительно с помощью такого же моделирования, но для индуктивности катушек, полученной с помощью расчетов в си-муляторе СОМБОЬ. Верификацию и оценку отклонения результатов осуществляли путем сопоставления зависимости выходной мощности от бокового смещения. Полученные результаты для системы с рабочей частотой 6,78 МГц представлены на рис. 4, а.
Максимальное значение выходной мощности для моделей с учетом паразитных эффектов меньше значения этого параметра для идеальной системы примерно на 4 % (0,11 Вт для идеальной системы; 0,106 Вт для моделирования в ЬТБрюе и моделирования в ЬТБрюе и СОМБОЬ). Аналогичные отклонения получены и для минимальных значений. При этом характерные формы кривых подобны, что указывает на достоверность полученных результатов. Снижение максимальной выходной мощности может быть компенсировано за счет увеличения напряжения источника. На рис. 4, б показаны результаты моделирования с увеличенным напряжением питания: увеличение на 2 % (с 2,1 до 2,14 В) позволяет добиться совпадения максимальной выходной мощности.
Рис. 4. Зависимости выходной мощности от бокового смещения для систем ИПЭ с рабочей частотой 6,78 МГц до корректировки питания (а) и с корректировкой (б): Д - Matlab; о - LTSpice;
□ - LTSpice и COMSOL
Fig. 4. Dependences of output power on lateral displacement for the inductive power transmission systems with operating resonant frequency of 6.78 MHz before power adjustment (a) and with adjustment (b):
Д - Matlab; о - LTSpice; □ - LTSpice and COMSOL
Для системы с рабочей частотой 880 кГц результаты в основном аналогичны результатам, полученным для системы с рабочей частотой 6,78 МГц, но отклонение максимальной выходной мощности несколько ниже для моделирования в LTSpice (3 мВт, или 3 %) и выше для моделирования в LTSpice и COMSOL (7 мВт, или 7 %) (рис. 5, а). Эти отклонения также могут быть скомпенсированы путем увеличения напряжения питания (рис. 5, б).
Рис. 5. Зависимости выходной мощности от бокового смещения для системы ИПЭ с рабочей частотой 880 кГц до корректировки питания (а) и с корректировкой (б): Д - Matlab; о - LTSpice;
□ - LTSpice и COMSOL
Fig. 5. Dependences of output power on lateral displacement for the inductive power transmission systems with operating resonant frequency of 880 kHz before power adjustment (a) and with adjustment (b):
Д - Matlab; о - LTSpice; □ - LTSpice and COMSOL
Заключение. Особенность разработанного алгоритма для систем с последовательной компенсацией в передающей части и параллельной компенсацией в приемной части (такие системы обычно используют для потребителей мощность 0,1-0,5 Вт) - учет допустимого значения индуктивности катушки в принимающем контуре при заданных рабочей частоте и компенсирующей емкости. Преимущество разработанного алгоритма -возможность его использования для проектирования систем ИПЭ с высокой устойчивостью к смещениям катушечной пары с помощью подстройки геометрии катушек без усложнения конструкции системы ИПЭ. Разработанная система также будет работать на резонансной частоте и в области сверхкритической связи, что обеспечивает высокий уровень выходной мощности и эффективности.
Проектирование систем с номинальной мощностью 0,1 Вт и рабочими частотами 6,78 МГц и 880 кГц с передающим и принимающим ZC-контурами с помощью разработанного алгоритма показало, что перепад выходной мощности не превышает 10 % от номинала для смещений, достигающих значений радиуса приемной катушки индуктивности. При сравнении результатов моделирования для идеальной системы и результатов моделирования с учетом паразитных эффектов установлено, что в последнем случае выходная мощность снижается на 3-7 %. Такое снижение может быть компенсировано увеличением напряжения питания или заранее учтено при проектировании систем путем задания для алгоритма номинальной выходной мощности на 3-7 % выше требуемой по техническому заданию.
Литература
1. Triviño A., González-González J. M., Aguado J. A. Wireless power transfer technologies applied to electric vehicles: A review // Energies. 2021. Vol. 14. Iss. 6. Art. No. 1547. https://doi.org/10.3390/en14061547
2. Feng J., Li Q., Lee F. C., Fu M. Transmitter coils design for free-positioning omnidirectional wireless power transfer system // IEEE Transactions on Industrial Informatics. 2019. Vol. 15. Iss. 8. P. 4656-4664. https://doi.org/10.1109/TII.2019.2908217
3. Wireless power transfer for future networks: Signal processing, machine learning, computing, and sensing / B. Clerckx, K. Huang, L. R. Varshney et al. // IEEE Journal of Selected Topics in Signal Processing. 2021. Vol. 15. Iss. 5. P. 1060-1094. https://doi.org/10.1109/JSTSP.2021.3098478
4. Battery-free and wireless technologies for cardiovascular implantable medical devices / J. Zhang, R. Das, J. Zhao et al. // Adv. Mater. Technol. 2022. Vol. 7. Iss. 6. Art. ID: 2101086. https://doi.org/10.1002/ admt.202101086
5. Khan S. R., Pavuluri S. K., Cummins G., Desmulliez M. P. Y. Wireless power transfer techniques for implantable medical devices: A review // Sensors. 2020. Vol. 20. Iss. 12. Art. No. 3487. https://doi.org/10.3390/ s20123487
6. Nelson B. D., Karipott S. S., Wang Y., Ong K. G. Wireless technologies for implantable devices // Sensors. 2020. Vol. 20. Iss. 16. Art. No. 4604. https://doi.org/10.3390/s20164604
7. Das R., Moradi F., Heidari H. Biointegrated and wirelessly powered implantable brain devices: A review // IEEE Transactions on Biomedical Circuits and Systems. 2020. Vol. 14. Iss. 2. P. 343-358. https://doi.org/10.1109/TBCAS.2020.2966920
8. Zhao W., Peng Y., Zhan S., Wang H. Design and optimization of litz-wire planar spiral coil for inductive power transfer application: preprint // TechRxiv [Электронный ресурс]. 07.04.2023. https://doi.org/ 10.36227/techrxiv.22491235.v1 (дата обращения: 04.03.2024).
9. An automatic coil design method with modified AC resistance evaluation for achieving maximum coil-coil efficiency in WPT systems / G. Wei, X. Jin, C. Wang et al. // IEEE Transactions on Power Electronics. 2020. Vol. 35. Iss. 6. P. 6114-6126. https://doi.org/10.1109/TPEL.2019.2952120
10. An integrated inductive power transfer system design with a variable inductor for misalignment tolerance and battery charging applications / Z. Zhang, F. Zhu, D. Xu et al. // IEEE Transactions on Power Electronics. 2020. Vol. 35. Iss. 11. P. 11544-11556. https://doi.org/10.1109/TPEL.2020.2987906
11. Simonazzi M., Campanini A., Sandrolini L., Rossi C. Design procedure based on maximum efficiency for wireless power transfer battery chargers with lightweight vehicle assembly // Energies. 2022. Vol. 15. Iss. 1. Art. No. 70. https://doi.org/10.3390/en15010070
12. Optimization design of resonance coils with high misalignment tolerance for drone wireless charging based on genetic algorithm / C. Rong, X. He, Y. Wu et al. // IEEE Transactions on Industry Applications. 2022. Vol. 58. Iss. 1. P. 1242-1253. https://doi.org/10.1109/TIA.2021.3057574
13. Zhou W., Ma H. Design considerations of compensation topologies ICPT system // APEC 07 - Twenty-Second Annual IEEE Applied Power Electronics Conference and Exposition. Anaheim, CA: IEEE, 2007. P. 985-990. https://doi.org/10.1109/APEX.2007.357634
14. Sallán J., Villa J. L., Llombart A., Sanz J. F. Optimal design of ICPT systems applied to electric vehicle battery charge // IEEE Transactions on Industrial Electronics. 2009. Vol. 56. Iss. 6. P. 2140-2149. https://doi.org/10.1109/TIE.2009.2015359
15. Wang Y., Yao Y., Liu X., Xu D. S/CLC compensation topology analysis and circular coil design for wireless power transfer // IEEE Transactions on Transportation Electrification. 2017. Vol. 3. Iss. 2. P. 496-507. https://doi.org/10.1109/TTE.2017.2651067
16. A review of compensation topologies and control techniques of bidirectional wireless power transfer systems for electric vehicle applications / M. Venkatesan, N. Rajamanickam, P. Vishnuram et al. // Energies. 2022. Vol. 15. Iss. 20. Art. No. 7816. https://doi.org/10.3390/en15207816
17. Aubakirov R., Danilov A. Magnetic and coupling approach to optimizing inductive power transfer systems // 2022 Wireless Power Week (WPW). Bordeaux: IEEE, 2022. P. 788-791. https://doi.org/10.1109/ WPW54272.2022.9901361
18. An algorithm for the computer aided design of coil couple for a misalignment tolerant biomedical inductive powering unit / A. A. Danilov, R. R. Aubakirov, E. A. Mindubaev et al. // IEEE Access. 2019. Vol. 7. P. 70755-70769. https://doi.org/10.1109/ACCESS.2019.2919259
19. Aubakirov R., Danilov A. A. Difference in geometrically optimized wireless power transmission systems with SS and SP compensations // 2021 IEEE PELS Workshop on Emerging Technologies: Wireless Power Transfer (WoW). San Diego, CA: IEEE, 2021. P. 1-5. https://doi.org/10.1109/WoW51332.2021.9462884
Статья поступила в редакцию 11.07.2023 г.; одобрена после рецензирования 06.09.2023 г.;
принята к публикации 10.04.2024 г.
Информация об авторах
Аубакиров Рафаэль Рафаэльевич - аспирант Института биомедицинских систем Национального исследовательского университета «МИЭТ» (Россия, 124498, г. Москва, г. Зеленоград, пл. Шокина, 1), aubakirov@bms.zone
Гуров Константин Олегович - аспирант Института биомедицинских систем Национального исследовательского университета «МИЭТ» (Россия, 124498, г. Москва, г. Зеленоград, пл. Шокина, 1), constantinegurov@yandex.ru
Данилов Арсений Анатольевич - кандидат физико-математических наук, доцент Института биомедицинских систем Национального исследовательского университета «МИЭТ» (Россия, 124498, г. Москва, г. Зеленоград, пл. Шокина, 1), arseny.danilov@gmail .com
References
1. Triviño A., González-González J. M., Aguado J. A. Wireless power transfer technologies applied to electric vehicles: A review. Energies, 2021, vol. 14, iss. 6, art. no. 1547. https://doi.org/10.3390/en14061547
2. Feng J., Li Q., Lee F. C., Fu M. Transmitter coils design for free-positioning omnidirectional wireless power transfer system. IEEE Transactions on Industrial Informatics, 2019, vol. 15, iss. 8, pp. 4656-4664. https://doi.org/10.1109/TII.2019.2908217
3. Clerckx B., Huang K., Varshney L. R., Ulukus S., Alouini M.-S. Wireless power transfer for future networks: Signal processing, machine learning, computing, and sensing. IEEE Journal of Selected Topics in Signal Processing, 2021, vol. 15, iss. 5, pp. 1060-1094. https://doi.org/10.1109/JSTSP.2021.3098478
4. Zhang J., Das R., Zhao J., Mirzai N., Mercer J., Heidari H. Battery-free and wireless technologies for cardiovascular implantable medical devices. Adv. Mater. Technol., 2022, vol. 7, iss. 6, art. ID: 2101086. https://doi.org/10.1002/admt.202101086
5. Khan S. R., Pavuluri S. K., Cummins G., Desmulliez M. P. Y. Wireless power transfer techniques for implantable medical devices: A review. Sensors, 2020, vol. 20, iss. 12, art. no. 3487. https://doi.org/10.3390/ s20123487
6. Nelson B. D., Karipott S. S., Wang Y., Ong K. G. Wireless technologies for implantable devices. Sensors, 2020, vol. 20, iss. 16, art. no. 4604. https://doi.org/10.3390/s20164604
7. Das R., Moradi F., Heidari H. Biointegrated and wirelessly powered implantable brain devices: A review. IEEE Transactions on Biomedical Circuits and Systems, 2020, vol. 14, iss. 2, pp. 343-358. https://doi.org/ 10.1109/TBCAS.2020.2966920
8. Zhao W., Peng Y., Zhan S., Wang H. Design and optimization of litz-wire planar spiral coil for inductive power transfer application, preprint. TechRxiv. 07.04.2023. Available at: https://doi.org/10.36227/ techrxiv.22491235.v1 (accessed: 04.03.2024).
9. Wei G., Jin X., Wang C., Feng J., Zhu C., Milyaev I. M. An automatic coil design method with modified AC resistance evaluation for achieving maximum coil-coil efficiency in WPT systems. IEEE Transactions on Power Electronics, 2020, vol. 35, iss. 6, pp. 6114-6126. https://doi.org/10.1109/TPEL.2019.2952120
10. Zhang Z., Zhu F., Xu D., Krein P. T., Ma H. An integrated inductive power transfer system design with a variable inductor for misalignment tolerance and battery charging applications. IEEE Transactions on Power Electronics, 2020, vol. 35, iss. 11, pp. 11544-11556. https://doi.org/10.1109/TPEL.2020.2987906
11. Simonazzi M., Campanini A., Sandrolini L., Rossi C. Design procedure based on maximum efficiency for wireless power transfer battery chargers with lightweight vehicle assembly. Energies, 2022, vol. 15, iss. 1, art. no. 70. https://doi.org/10.3390/en15010070
12. Rong C., He X., Wu Y., Qi Y., Wang R., Sun Y., Liu M. Optimization design of resonance coils with high misalignment tolerance for drone wireless charging based on genetic algorithm. IEEE Transactions on Industry Applications, 2022, vol. 58, iss. 1, pp. 1242-1253. https://doi.org/10.1109/TIA.2021.3057574
13. Zhou W., Ma H. Design considerations of compensation topologies ICPT system. APEC 07 - Twenty-Second Annual IEEE Applied Power Electronics Conference and Exposition. Anaheim, CA, IEEE, 2007, pp. 985-990. https://doi.org/10.1109/APEX.2007.357634
14. Sallan J., Villa J. L., Llombart A., Sanz J. F. Optimal design of ICPT systems applied to electric vehicle battery charge. IEEE Transactions on Industrial Electronics, 2009, vol. 56, iss. 6, pp. 2140-2149. https://doi.org/ 10.1109/TIE.2009.2015359
15. Wang Y., Yao Y., Liu X., Xu D. S/CLC compensation topology analysis and circular coil design for wireless power transfer. IEEE Transactions on Transportation Electrification, 2017, vol. 3, iss. 2, pp. 496-507. https://doi.org/10.1109/TTE.2017.2651067
16. Venkatesan M., Rajamanickam N., Vishnuram P., Bajaj M., Blazek V., Prokop L., Misak S. A review of compensation topologies and control techniques of bidirectional wireless power transfer systems for electric vehicle applications. Energies, 2022, vol. 15, iss. 20, art. no. 7816. https://doi.org/10.3390/en15207816
17. Aubakirov R., Danilov A. Magnetic and coupling approach to optimizing inductive power transfer systems. 2022 Wireless Power Week (WPW). Bordeaux, IEEE, 2022, pp. 788-791. https://doi.org/10.1109/ WPW54272.2022.9901361
18. Danilov A. A., Aubakirov R. R., Mindubaev E. A., Gurov K. O., Telyshev D. V., Selishchev S. V. An algorithm for the computer aided design of coil couple for a misalignment tolerant biomedical inductive powering unit. IEEE Access, 2019, vol. 7, pp. 70755-70769. https://doi.org/10.1109/ACCESS.2019.2919259
19. Aubakirov R., Danilov A. A. Difference in geometrically optimized wireless power transmission systems with SS and SP compensations. 2021 IEEE PELS Workshop on Emerging Technologies: Wireless Power Transfer (WoW). San Diego, CA, IEEE, 2021, pp. 1-5. https://doi.org/10.1109/WoW51332.2021.9462884
The article was submitted 11.07.2023; approved after reviewing 06.09.2023;
accepted for publication 10.04.2024.
Information about the authors
Rafael R. Aubakirov - PhD student of the Institute of Biomedical Systems, National Research University of Electronic Technology (Russia, 124498, Moscow, Zelenograd, Shokin sq., 1), aubakirov@bms.zone
Konstantin O. Gurov - PhD student of the Institute of Biomedical Systems, National Research University of Electronic Technology (Russia, 124498, Moscow, Zelenograd, Shokin sq., 1), constantinegurov@yandex.ru
Arseny A. Danilov - Cand. Sci. (Phys.-Math.), Assoc. Prof. of the Institute of Biomedical Systems, National Research University of Electronic Technology (Russia, 124498, Moscow, Zelenograd, Shokin sq., 1), arseny.danilov@gmail.com
r N Уважаемые авторы и читатели!
Вышел в свет журнал
'ÄS RUSSIAN MICROELECTRONICS
Vol. 52, No. 7, 2023. - ISSN PRINT: 1063-7397,
ISSN ONLINE: 1608-3415, в котором опубликованы избранные статьи
----——
ДДД ншдви —е<гч- журнала «Известия вузов. Электроника».
http://pleiades.online http://Iink.springer.com
4 J
