Традиционным системам беспроводной передачи энергии требуются индукторы и конденсаторы с точными значениями параметров. Эти значения обычно определяются сложными аналитическими уравнениями, основанными на идеализированных условиях. Однако, в реальности такие факторы, как паразитная емкость, производственные допуски и условия окружающей среды могут негативно повлиять на их производительность. В результате возникает нестабильность выходного напряжения и потеря коммутации при нулевом напряжении, пишет IE. Возможность работать независимо от электрического напряжения позволяет поддерживать стабильность коммутации при нулевом напряжении и выходного напряжения даже при изменении нагрузки.

Группа специалистов из Университета Тиба предложила основанный на машинном обучении метод проектирования системы беспроводного питания с независимой от напряжения работой. В нем схема беспроводной передачи энергии описывается с помощью дифференциальных уравнений, которые отражают изменение напряжений и токов в системе. При этом учитываются характеристики реальных компонентов.

Эти уравнения решаются шаг за шагом, до тех пор, пока система не достигнет равновесного состояния. Затем функция оценивает производительность системы по ключевым показателям: стабильности выходного напряжения, КПД и коэффициенту гармонических искажений. После этого алгоритм корректирует параметры схемы для улучшения оценки. Цикл оптимизации повторяется до тех пор, пока система не будет соответствовать требованиям независимой от напряжения работы.

Исследователи применили свой подход к проектированию системы беспроводного питания класса EF, которая объединяет инвертор класса EF с выпрямителем класса D. В обычной конфигурации инвертор класса EF может поддерживать беспроводную передачу энергии только в расчетной рабочей точке. Изменение нагрузки обычно приводит к отказу и снижению эффективности. Система, разработанная с помощью машинного обучения, ограничила колебания напряжения менее чем до 5% при различных колебаниях напряжения. Обычно этот показатель составляет 18% и более.

Также система успешно справилась с беспроводной передачей энергии и высоким КПД при различных условиях напряжения, обеспечивая мощность 23 Вт с КПД 86,7% на частоте 6,78 МГц. Производительность системы улучшилась даже при малых нагрузках благодаря точному моделированию паразитной емкости диода. Тщательный анализ потерь мощности показал, что система в состоянии поддерживать стабильный выходной ток, что является ключевым фактором эффективности.

«Мы уверены, что результаты этого исследования — важный шаг на пути к полностью беспроводному обществу», — заявил профессор Хиру Секия, руководитель научной группы.

В мае этого года ученые из Министерства обороны США установили новый рекорд оптической мощности излучения, передав 800 Вт на расстояние 8,5 км всего за 30 секунд. Предыдущие рекорды мощности и расстояния составляли 230 Вт и 2,7 км.