A Portable Adaptive Wireless Power Transfer System With İntelligent Mppt Control For Retrofitting Electric Vehicle Charging

Abstract

This thesis investigates an adaptive wireless power transfer (WPT) framework operating at high frequency for electric vehicle charging under variable magnetic coupling environments. To enhance energy delivery performance and charging effectiveness, a Grey Wolf Optimization (GWO)-driven maximum power point tracking (MPPT) strategy is incorporated into the proposed architecture. Wireless energy transmission is realized through a Series–Series (SS) compensated resonant network, which facilitates efficient power exchange between the transmitting and receiving coils. The developed system was implemented and evaluated in the MATLAB/Simulink environment across seven air-gap conditions extending from 3 cm to 25 cm. As an initial step, the influence of load resistance on transferred power was examined to characterize the system behavior under different coupling levels. Subsequently, the proposed GWO-based MPPT approach was benchmarked against a conventional pulse-width modulation (PWM) control method. The assessment focused on key performance indicators, including delivered power, battery voltage regulation, charging current behavior, and battery state-of-charge (SOC) evolution Simulation outcomes revealed that the optimization-based controller provided consistently improved charging performance throughout the investigated operating range. The GWO algorithm demonstrated enhanced power extraction capability and more effective battery charging characteristics than the conventional PWM scheme. Furthermore, the results confirmed that stronger magnetic coupling, associated with reduced transmitter–receiver separation distances, significantly increased power transfer capability and overall charging efficiency .The obtained findings confirm the effectiveness of intelligent optimization-based adaptive control techniques for improving wireless EV charging systems operating under dynamically varying coupling conditions.

Bu tezde, elektrikli araçlar için yüksek frekanslı kablosuz güç transferi (WPT) sistemi ve adaptif maksimum güç noktası izleme (MPPT) yöntemi incelenmiştir. Önerilen sistem, değişken manyetik kuplaj koşulları altında güç aktarım kapasitesini ve şarj performansını artırmak amacıyla Gri Kurt Optimizasyonu (GWO) tabanlı bir MPPT denetleyicisi kullanmaktadır. Kablosuz şarj sistemi, Seri–Seri (SS) kompanzasyon yapısına sahip rezonanslı endüktif güç transfer mimarisi ile gerçekleştirilmiştir.Çalışmada, önerilen WPT sistemi MATLAB/Simulink ortamında modellenmiş ve 3 cm ile 25 cm arasında değişen yedi farklı hava aralığı mesafesi altında analiz edilmiştir. Sistemin doğal çalışma karakteristiklerini incelemek amacıyla farklı yük dirençleri altında maksimum güç aktarım davranışı değerlendirilmiştir. Daha sonra önerilen GWO tabanlı MPPT denetleyicisinin performansı, geleneksel Darbe Genişlik Modülasyonu (PWM) kontrol yöntemi ile karşılaştırılmıştır.Karşılaştırmalı analizler; aktarılan güç kapasitesi, batarya gerilimi, şarj akımı ve batarya doluluk oranı (SOC) parametreleri dikkate alınarak gerçekleştirilmiştir. Elde edilen sonuçlar, önerilen GWO tabanlı MPPT yönteminin tüm çalışma koşullarında geleneksel PWM kontrol yöntemine göre daha yüksek güç aktarımı, daha iyi gerilim kararlılığı ve daha gelişmiş şarj performansı sağladığını göstermektedir. Özellikle düşük hava aralığı mesafelerinde sistemin daha yüksek manyetik kuplaj sayesinde önemli ölçüde daha yüksek güç aktarım performansı elde ettiği gözlemlenmiştir. Sonuç olarak, önerilen adaptif kontrol yaklaşımının değişken manyetik kuplaj koşulları altında çalışan kablosuz elektrikli araç şarj sistemleri için etkili ve güvenilir bir çözüm sunduğu doğrulanmıştır.