Int ern at i onal  Journ al of  P ower E le ctr on i cs a n d  Drive  S ystem s   ( IJ PEDS )   Vo l.   12 ,  No.   1 ,  M a r 202 1 , p p.  364 ~ 373   IS S N:  20 88 - 8694 ,  DOI: 10 .11 591/ ij peds . v12.i 1 . pp 3 64 - 3 73          364       Journ al h om e page :  http: // ij pe ds .i aescore.c om   Des i gn a nd  p erf orma nce  e val ua ti on of  a PV inte rface  system   based o n  i nducti ve  p owe r  t ransfe r         Ah med  Ra gab ,  M osta f a  I.  Marei ,  Moham e d Mok htar,  Ahmed  Ab dels att ar   El e ct ri ca l   Pow er   and  Ma chi n e  D epa rt me nt ,   Ain   Shams   Univer si ty ,   Ca iro,  Egypt       Art ic le  In f o     ABSTR A CT    Art ic le  history:   Re cei ved   J un   15 , 2 0 20   Re vised  J an   5 , 20 2 1   Accepte d  Ja n 2 7 , 2 0 2 1       Thi s  pape r  pr ese nts  a  photovo ltaic   (PV )  base d  bat t ery   cha rg er  uti lizing  a   wire le ss   power   t ran sfer  ( WPT)  i nte rfa ce  sys te m.   The  double - sid ed  indu ct or – ca pa ci tor – ca p ac i tor  (LCC)   com p ensa ti on   ne twork  is  u ti l iz ed   for   t he  indu ctiv e   power  tra nsf er  ( IPT)  sys te m.  Be ca use  of   nonl inear  ch aract e ristics  of  th e  PV ,   the  ma x im um   p ower  poin t   trac king  (MP PT)  is  a chieve d   by   co ntrol li ng   the   phase   displ ac e me nt  angle  or  the   puls e  width   of  th e  quasi - s quar e  pu ls e   inve rt er  conne c t ed  to   th e  tra nsmi tt ing   coil  of   th e  IPT  sys te m.  As   a  resul t,   th e   power  tra nsferr e d  to  th e  sec ond ary - side,  which   is  connect e d  t o  a  ba tt ery   bank,   is  reg ul at e d.   Th e  IPT - base d  PV   i nte rfa ce  sys te m  is  d esigned  to  a chi ev e   ze ro  vo lt ag e  sw it chi ng   (ZVS)  i n  the  primary  s ide   at   r ated  co ndit ions  to   mi nimize  th e  s witc hing  loss.  Ext ensiv e  simul at ion  stud ie s  ar e  c arr ie d   out   using  EMTDC/PS CA D  software   to  inv esti g at e  the   dyna mi c   per forma nc e  o f   th e  proposed   IP T - base d  PV   int e rfa ce   sys te m .     Ke yw or d s :   Double - s ided L CC   com pensati on   M PP T c on t ro l    PV   Wireless  powe r  tra ns fe r     Z ero v oltage  s witc hing   This   is an  open   acc ess arti cl e   un der  the  CC  BY - SA   l ic ense .     Corres pond in g  Aut h or :   Ahmed  Raga b   Dep a rtme nt   of  Ele ct rical  Pow er a nd M ac hine s   Ain Sha ms  U ni ver sit y   Ca iro,   Eg ypt   Emai l:   ahme d.raga b.mo hame d. lot fy@gmai l. com       1.   INTROD U CTION     Wireless  powe r  tra ns f er  ( WPT )  is  t he  operat ion  of  tra nsfer r ing  pow e r  fro m  ci rc uit  to  a nothe r  without   passing  th rou gh  an y  c onduct ive  el ements  connecti ng  the m.  This  te c hnology   of   WPT   is  widely  use d  i n  bio me dical   im plants  (se ver al   watt s) ,  el ect r ic al   veh ic le   c harger   ( seve ra l  kilo watt s),   a nd  rail wa y  ve hicle s   (sev e ral  me ga watt s)  with  hi gh  ef fici enc y  i n  s om e   prot ot yp e   s ys te ms  [ 1 ] - [ 8].  M a ny  s c hemes   f or  W PT  hav e  been  pr ov i ded  su c h  as   ca pac it ive,  in du ct iv e,  micr owave ,   an d  la se r.   Ind uctive  P ower   Transfe r  ( IP T )   is  the   more  popula r  and   widel y  stu died  in  t he  la st  two  deca des.  The  I PT  syst em  co ntains  a n  ai r  cor e  tr ans f orm e r   with leaka ge  r e act ance c omp e ns at io n netw ork by usi ng ca pa ci ta nces.    The  t ransmi tt ing  a nd  recei vi ng  c oils  de sig n  is   great ly   im portant   to  over come   the   smal le r  va lues   of  couplin g  c oe ff i ci ent  K    wh ic h  is  in  t he  ra ng e   (5 % – 30%).  It   dep e nds   on  t he   ga p  bet ween  t he  c oils,   al ignment,   and   siz e  of  p ri mar y  an d  sec onda r y  coils  [ 9 ] ,  [ 10] .  As  a res ult,  the  m utu al  inductance b et ween   t he  tw o  pri mar y  and  sec onda ry  coils  is  very   s mall   but  the   le akag e   in duct an ce  is  la r ge   [ 11] .  T her e f or e,   c ompe ns at io n  t opol ogy  is  neces sar y  t o  fa ding   the   le akag e   in duct anc e.   M a ny  c omp ensati on  ci rcu i ts  ha ve   bee n  impleme nted   to   both   the  pri ma ry  an d  sec onda ry  of   the  tra nsfo rme r.   Lit erat ur e   de scribes   f our  ba sic   topolo gies  f or  the  c onnecti on  of   the compe ns at i ng capacit or to  the tra ns f orme r  w hich  are  se r ie s - series  (S S ), series - par a ll el   (S P ),   par al le l - s eries  (P S ),   a nd   pa rall el - par al le l  (P P )  [ 12 ] - [ 14].   S ome   oth e r  s uper ior  to polo gies  hav e  bee n  pro po s ed  i n  [ 15 ] ,  [ 16] .   The   imp ort ant  aspect  i n  a  wir el ess  c hargin g  sy ste m   is  t he   c ompen sat ion  c ircuit   to polo gy  as   it   inc reases   the   abili ty  of  p ow er  tra ns fe r,   LC C  com pe ns at io n  ci rc uit  hel ps  achieve   unit y  powe r  fact or s   for  bo t h  the   pr imary  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t J  P ow Elec   & Dri S ys t   IS S N: 20 88 - 8 694       Desig n a nd p e rforma nce ev alu atio n of  a  P V  interf ace syste m b as e d o n  i nductiv e power  ...   (A hm e d Ra ga b)   365   side and sec ondary - side,  mini mize s the VA  r at ing  of the p ower s ource  [17 ],  a nd  ca n  ac hieve  s of t swit c hi ng   of  the po wer el ect ronics  dev ic es   [18 ] ,  [ 19] .    The  double - sid ed  LCC   co mpe ns at io n  net work   is  on e  of   t he   mo st  ef fici ent  topolo gies  pr ese nted  i n  li te ratur e.  It  is  forme d  by   i ns e rting   one  in duc tor  a nd  tw o  ca pacit or s   bet we en  eac h  c onvert er  an d  it s  a ss oc ia te d  coil,  as  s how n  in  Fi gure   1.   Ther e   are  t hr e e  ad van ta ge s  f or   t he  LCC   c ompen sat ed  c onve rter  at   r es on a nt   fr e qu e nc y.  Fir st,  reacti ve   po wer  in  t he  sec onda ry   side   ca n  be  c ompe nsa te d  to   f orm  a   unit y   powe r  f act or  pick up  [ 1 7 ];  seco nd,  the  si ze  an d  co st  of  the  a ddit iona l  inducto r  ar e  reduce d  c ompa red   t o    the   LCL   com pens at ed  conve rter  [ 20 ] ;  third ,   tu ning   the  par amet e rs  of   LCC   c ompe ns at io n  ne tworks   re nd e r s  the   conve rters  of the  IP T  sy ste m   to ope rate at  ze ro cu rr e nt s witc hing  (ZCS) [ 1 8 ] .    Usu al l y,  res on ant  fr e quenc y  of  the   IP T   s yst em  c hanges   wh e n  the   c oupling  sta tu s  c hanges   [ 21 ] .  Ther e   a re  t wo  meth ods   to   mainta in   the   r eso nan ce:   f requen c y  co ntr ol  and  im pedanc e  matc hing  [ 22 ] - [ 2 5 ] .     In  [ 22 ],  the   phase  loc ked  lo op  te c hn i qu e s  a re  us e d  to   ac hieve  res on a nt  frequ e nc y.  I n  S S  str uctu re,   a  t un i ng   ci rcu it   is  us e d  for  matc hing   be tween   re s ona nt  f re qu e nc y  of  th e  resonat or  pair   to  t hat  of  t he  powe r  sup pl y  a nd   hen ce ,  inc rease   eff ic ie nc y.   Si mil arly,   a n  aut om at ed  i mp e da nce  matc hing  (IM)   s ys te m  is   us ed  i n  [ 24 ].   Fo r  t he   SS  str uct ur e,   wh e n  ad ding  c apacit or,  t he  re so na nt  fr e quen cy  ca n  be   achi eved  d ue   to   th e  tu ning  betwe en  t he   capaci tor  a nd  coil  sel f - in duct ance  [ 2 6 ].   In   a dd it io n,   the  res on a nt  f reque nc y  is  f ully  in de pende nt  on  the   load   and  al s o  c oupl ing  co ndit ion  ( distance,   al ig nme nt,   siz e  of  t he  c oils).   In  th e  ot her  hand,  t he  pri mar y  cu r ren t   is   dep e n den t  on l oad an d  c oupli ng con diti on .   I n order  to  main ta in primar y  c urre nt,  a dd it io na l ph as e s hift or  duty  rati o  c on tr ol  i s  us e d.   As   a  r esult,  the   co m plexity  le vel  of  the   co ntr ol  s ys te m  is  i ncr e ased  a nd  the re   is  a   po s sibil it y  for   a  ci rc ulati ng  c urren t   a nd  l os i ng  s of t   s witc hin g.  More over ,  on e   of  the   be ne fits  of  mai ntaining   pr ima ry  c oil  c urren t   co ns ta nt  is  sim plici ty  of  maki ng  the   c oil  to   ope rate  a t  it s  rate d  c ondi ti on .  I n  a ddit ion,  t he   pr ima ry  c oil  side  powe r  is  ea sil y  co ntr olled.   I n  [27],  a   W P T  co nverter   is  pro po se d  f or  P V  inte rf aci ng  s ys te m.   The  c ompe ns at ion  ci rcu it  c onsist s o f  LC circ uits o n b oth  t he  primar y  a nd  seco nd a ry side s.   T his  pap e r   pr e sents  the   desi gn  a nd  anal ys is   of  a  propose d  phot ovoltai c  ( PV )   ba sed  batt ery   c ha rg e r  util iz ing   the  IPT  sy ste m .  Yet,   t he  a nalysis  a nd  desi gn  of  double - si ded  L CC   com pensat ion   pa rameters   for  IP T   are  base d  on   s qu a re - wa ve  in ver te r  [ 9 - 10].   I n  this  pa pe r,   th e   pu lse   widt h  of   t he  in ver te r  is  con tr olled  t o  track   maxim um  po w er  po i nt  ( MPP )  of   a  PV  ar ra y.  Co ns e qu e ntly,   the  volt age  wav e f or m   of  the  i nv e rter   bec om es   qu a si - s qu a re .  The  do ub le - sided  LCC   c ompen sat ion   par a mete rs  are  des ign e d   f or   the  pro po se d  s ys te m.  The   resona nt  fr e quency  of  LCC   c ompen sat ion  ne twork   is  fu ll y  in dep e ndent   f r om  the   loa d  a nd  c ouplin g  c on diti on  (d ist ance ,  al ig nm e nt  an d  siz e  of   the  c oils).   A  pa rameter  t un i ng   meth od   is  pr ese nted  to   achieve  ze ro   vo lt ag e   switc hing  ( ZV S)   f or   MOSF ETs   in  the  pr i mar y   side  to  minimi ze  the  switc hing  los s.   Con se quently ,  hig h  eff ic ie nc y  ca n  be  easi ly  ac hie ved   f or   t h e  I P T  sy ste m .  T his   meth od   is  more  ef fecti ve  f or   the  el ect ric  ve hicle  chargin g  a pp li cat ion   w he re  the  co upli ng   c oe ff ic ie nt  is  va r ying.  E xtensi ve   simulat ion   st ud ie s  a re  car ried  out   us in g  E M T DC /PSC AD s of tw are to  ev al uate  the dy namic  pe rformance  of t he pr opos e d   syst em.   The  pap e r  is  orga nized  as   fo ll ows.   Sect ion  I I  prese nts   the  an al ys is  of   t he  double - side d  LCC   com pensat ion   netw ork - base d  IP T  s ys te m  a nd   a  t un i ng   m et hod  to  re al iz e  ZVS .  The  de sign   of   t he  IPT - ba sed   PV   inte rf ace  s ys te m  is  e xp la ined  i n  Sect io n  I II.  Sim u la ti on   res ults  are  dem onstrat ed  i n  Sect io n  I V.  Finall y,  Sect ion   V I  c oncl ud es  the  pa pe r.           Figure  1. D oubl e - sided  LCC  c ompen sat ion t opol ogy - base d I PT s ys te m       2.   ANALY SIS  O F THE L C C CO MPEN SAT ION   NETW ORK   The   IPT  s ys te m  base d  on  doub le - side d  LCC   co mp e ns at io n  netw ork   is  s how n  i n  Fig ure   1.  T he   D C   input,  f r om   t he   PV   a rray ,  is  tr ansfo rme d  to  a   high  fr e quenc y  s qu a re  wa ve  by  a  f ull - br id ge   inv e rter,   w hi ch  is   forme d  by  MOSFE T  s witc hes   S 1  t o  S4.   At   the   sec ondary - side,   diode  recti fier   is   use d  to   c onve rt  high  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2088 - 8 694   In t J   P ow  Ele c  &  D ri   S ys t,   V ol .  12 , N o.   1 ,  Ma rch  20 21   :   364   –   373   366   fr e qu e nc y  AC   wav e  t o  DC   again.   1   and   2   are  the  sel f - in du ct a nces  of   t he  pri mar y  (tr ansmitt ing)  an d  seco nd a ry  ( rec ei vin g)  c oils,  r especti vely .     M   is  the  m utu al   i nductance   bet ween  the  t wo  c oils.  1   ,  1 ,   a nd  1   are  the  tra ns m it ti ng   side  co mp e ns at io n  ne twork .   2     and   2   and   2   are  the  rece iving   si de  co mp e ns at io n  com pone nts,  r especti vely .  O n  the  pri mar y  side,  1   ,  1 ,  1 ,  an d  1   con sti tute  t he   pr ima r y  side   resona n t   ci rcu it .  Her e ,     is  the  ou t pu t  volt age  from   th e  inv e rter   sta ge ,  an d      is  the  i nput  vo lt ag e  t o  the   recti fier .   1   , 2   ,  1   and   2   are the  c ur ren ts  of  1 , 2   , 1 , and  2 , respecti vel y.    To  sim plif y  th e  analy sis,  th e  inducto rs  a nd  capaci tor   are   a ssu me d  i deal.  The  e quivale nt   ci rcu it   of  the   IP T  s ys te m   re f er r ed   to   pri mar y  side   is  s how n  in   Fig ure   2.  The  t urns  rati o  betwee n  se co nd a r y  a nd   pri mar y  is   def i ned as   (1) :     = √ 2 1 ⁄       (1)         Figure  2. Eq ui valent circ uit o f  the  do ub le - sided  LCC  c omp ensati on  netw ork  r e ferred  to  t he prima ry sid e       The mut ual and  le aka ge  i nduc ta nces are  give n by   ( 2) :          = . 1                           1 = ( 1 − ) . 1     ( 2)     ′ 2 = ( 1 − ) . 2 2       At  res onant,   th e  volt age     an d  current  I Lf1   are   in  phase.  To   r eal iz e  a  co ns ta nt  res onant   f re qu e nc y,   , th e  pa rameter s of the  LCC   ne twork  are desi gn e d  acc ordi ng to  (3)   [9]     1 1 = 2 2 = ( 1 − 1 ) 1 = ( 2 − 2 ) 2 = 1 2   ( 3 )     It  is  note w or th y  that    is  ind e pe nd e nt  of   c oupl ing   c oeffici ent  K   and   l oa d  co nd it io n.   At  the  resona nt   fr e qu e nc y,  t he powe r  tra ns fe r t hroug h  the  do ub le - side d  LC C netw ork  ca n be calc ulate d  f rom   (4)   [9]     =  .  1 =   √ 1 2   1 2 . .  .       (4)        wh e re  V XY   a nd  V xy   are  the   f unda mental   c omp on e nt  r ms  va lues  of  the   in pu t  a nd  outp ut   volt ages,  res pe ct ively.  As  s how n,   t he  trans fer   powe r   is  pro portio na l  to  the  i nput  volt age  V XY ,  co upli ng  coe ff ic ie nt  k ,  a nd  the   outp ut  vo lt age   Vxy . Hence,  t he  ou t put  power  can   be  con t ro ll ed   b y  a dd i ng  buc k  or b oost  c onve rter  at   the p rim ar y  sid e   befor e  in ver te r  or at the  seco ndar y  si de  a fter  recti fier.    The  s witc hing  loss  occ urs  at   the  transiti on  per i od   from  on  to  off  a nd  vi ce  ver sa .  High er  switc hi ng  fr e qu e nc y  le a ds  to  an   inc rea se  in   the  swit chi ng  l os s.   T he   ZV S  a nd  Z CS  te ch niques   are   us e d  to  r edu ce  switc hing  loss es.  H ow e ve r,   the  ZV S  co ndit ion   is  m or e  popu la r  to  us e .  T he  tur n - off  lo s ses  are  ve ry   s mall   due   to  th e  parasi ti c  cap aci ta nce  of   the   M O SFET   wh ic h  causi ng  zero  vo lt age   ac ro ss   t he  MOSF ET  durin g  tu rn - off   transiti on  [ 28] .   H ow e ve r,   ZV S  ope rati on  is   imp or ta nt  du r ing   t urn - on  tra ns it ion  to  mini mize   di od e   re ver se   recover y  lo sse s  as  well   as  th e  losses  res ulti ng   from  t he  pa rasit ic   capaci tor  of   MOSFE T  switc h.   He nc e,  the  diode  s hall  co nduct  befo re  MOSFE T  to  ac hi eve  Z VS .   Acc ordin gly,  the  M O SFET   sh al l   operate  at   a  ne gative  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t J  P ow Elec   & Dri S ys t   IS S N: 20 88 - 8 694       Desig n a nd p e rforma nce ev alu atio n of  a  P V  interf ace syste m b as e d o n  i nductiv e power  ...   (A hm e d Ra ga b)   367   current.  The re fore,  the  c urre nt  mu st  la g  t he   vo lt age .  I n  this  case,  the  i nput  impe da nc e  of   the  fu ll   bri dge - conve rter  s hall   be   in duct ive  t o  reali ze  Z VS .   To   sim plify  th e  anal ys is,   the   equ i va le nt  i nductance   of  t he  series   br a nc h  incl ud i ng  ′ s2  a nd  ′ 2  is r epr ese nted  by  ′ e2  as  sho wn in  Fig ure   2.   In   a n  i nverter   le g,   i f  one  MO SFET  is  t urne d - off  at   posit ive  cu rr e nt,  the   oth e r  M O SFE T  in  t he  same   le g  ac hieves   Z VS  at   t urn - on [9].    On e  o f   the  methods  u se d  t o  reali ze p os it ive  t urn - off   c urren t   is  i ncr easi ng  the   value   of  ′ e2  by  ∆ ′ e2.  He nce,   the  Z VS  can   be  ac hieve d  a t  minim um  tu rn - off   c urren t.   The   mi nimum   M O SFET  tu rn - off  c urren t i s  gi ven   by   (5)   [29 ]      _ min   =   √ 2  _ 2 √ ∆ 2 1 − 1 4 2 1     (5)     wh e re   _    is t he  m inimum rms  vo lt age at the r ect ifie r  te rmin al s . T her e f or e, t o  r eal iz e ZVS  by mi nimizi ng  the  M OSFET  turn - off  c urre nt,  ∆ 2   can  be ob ta i ne d from  ( 6)     ∆ 2 =   1 4 2 +  _ 2 2 1 2 2 2  _ 2 .         (6)     On ce   the   mi nimu m   tu rn - off  current   is  ob ta i ned,  ∆ 2   can   be  de sign e d.  T he  t urn - off   cu rr e nt   sh al l  be   la rg e e noug h  t o discha rg e   MOSFE T ca pacit ance  within t he  d ea d  ti me  w hich  ca n be  deter mined b y  ( 7)   [ 29],        ≥   4   _         (7)     wh e re   _    is t he m aximum i np ut  vo lt age ,     is t he MOSFET  ca pa ci t ance,  a nd       is t he dead  ti me.    The  ch an ge  in  the  e qu i valent  inducta nce ,  ∆ 2   can  be  ac hi eved   by   t un i ng   ei the r  the  le aka ge   inducta nce  2   or  2 .  H ow e ver,  2   i s  relat ed  to  th e   couplin g  coe f fici ent    w hich  i s  diff ic ult  to   tun e .  I ns te ad ,  the v al ue of   2   is change d  to  ac hi eve th e  desi re d  ∆ 2   as  (8) :     ∆ 2 =   1 2 2 − 1 2 ( 2 + ∆ 2 )       (8)     The n,  t he varia ti on   of   2    can  be o btained   ( 9) :     ∆ 2 =   2 2 2 ∆ 2 1 − 2 2 ∆ 2     (9)     Finall y,   the  va lue  of  2   is  tun ed  at   la rg e r  val ue  that  cal cula te d  by  ( 3).  W hen   misal ignm ent  ta ke s   place  bet wee n  the  tra ns mit ti ng  an d  receivi ng  coils,   the  c ouplin g  c oeffici ent  k   de creas es.  H ence ,  the   powe r   trans fer   dec rea ses  acco r ding  t o  ( 4).  H ow e ve r,   t he  tu rn - off  current  is   in de pende nt  of  c ou pling  c oe ff ic ie nt  as   ind ic at ed   in   ( 5).  The refor e ,  i f   the  t un i ng  ci rc uit  is  desig ne d,  the  ZV S  is   ac hieve d  i nd e pe ndent   on  t he  c ouplin g  conditi on.       3.   DESIG N OF  LCC CO MPE NSATE D  I PT FO R  P V  S YST EM   The  P – V   c ha r act erist ic   of   PV   m odules  is  nonlinea r.   Du e  t o  varying   of  both  i r rad ia nce  an d  te mp erat ur e ,  t he  ma xim um  powe r  produce d  is  c ha ng e d.  Since  th e  c onve rsion  e ff ic ie nc y  of  P V  m od ules  is  very  l ow ,   it   is  require d  t o  use   ma ximum  powe r  poi nt  tr ackin g  (MPPT )  co ntr ol  te ch ni qu es  [ 30 ] - [ 34].   T he   Pertu rb  a nd  O bs er ve   te ch nique  is   us e d  f or  M PP T  du e   to   i ts  simpli ci ty.   The  PV  te rmi na l  volt age  a nd  current  are  t he   in pu t   to   the   Pe rtu rb  &   Ob se r ve  te c hniqu e   wh ic h  set   t he  duty   c ycle  of  t he  i nverter   [ 35 ] - [ 37].  T he  ph a se   disp la ceme nt  te chn i qu e  is  util iz ed  to  ge ner a te   the  gating  s ign al s  f or   t he  inv e rter  M O SF ETs.  T he  P V  arr a y,   consi der e d  in  this  study,  c on sist s  of   tw o  strin gs   w her e  ea ch  strin g  incl udes  six  P V  m odules  co nnect ed  in   series. T he pa r amet ers of  the  PV   mod ule are  g ive n  i n  Ta ble   1 .    Accor ding  t o  t he  PV  mod ule  par a mete rs   gi ve n  i n  Table   1 ,   the  maxim um  powe r  t hat  ca n  be   tra nsfer   by  the   IP T   is  3660W   a nd  t he   in pu t   volt age   ra nge  is   le ss   than   370  V .  A   3.66  kW  IP T   s ys te m   is  desig ned  in   this  sect ion   ac cordin g  t o  the   analysis  prese nted  in  t he  pre vious  sect io n.   The  pa ramete r s  of   IP T  s ys te m  are  sh ow n  in   Tabl e  2 .  Since  t he   rati o  betwee n  trans mit te d  volt age  a nd  rec ei ved   volt age  is  arou nd   1,  th e  sel f - inducta nces  of  the tra ns mit ti ng c oil an d recei ving c oil are  se le ct ed   to  ha ve  t he  sa me  value.       Table  1.   Para m et ers  of  PV m odule   Table  2.   WPT   sy ste m  sp eci fic at ion s   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2088 - 8 694   In t J   P ow  Ele c  &  D ri   S ys t,   V ol .  12 , N o.   1 ,  Ma rch  20 21   :   364   –   373   368   Maximu m  po wer a t ST C   3 0 5  W   Op en  cir cu it vo lta g e   6 4 .2 V   Sh o rt  circuit cur re n t   5 .96  A   Vo ltag e at  M PP   5 4 .7 V   Cu rr en t at  MPP   5 .58  A   No .  o f  cells  con n ected in  series/ m o d u le   96   No .  o f  m o d u les co n n ected in  series/a rr ay     6   No .  o f  strin g s in  p arallel/a rr ay     2     Sp ecifica tio n  /  p ar am ete r   Valu e   Inp u t Voltag e    < 38 5  V   Ou tp u t battery  vo ltag e   3 0 0  V  ~ 45 0  V   Co u p lin g  coeff icie n t   0 .18  ~  0 .32   Tr an smitting  coil i n d u ctan ce:  1   3 6 0  µH   Receiv in g  coil in d u ctan ce:  2   3 6 0  µH   Switch in g  f requ en cy     7 0  kHz   Maximu m  po wer    3 .66  kW         Be cause  of  th e  distan ce  between  the   c oils  an d  misal ignment,   the re  is   a  range   f or  t he  c ouplin g  coeffic ie nt.  T he   maxim um  va lue  is  co ns ide r ed  in  t he  desig n.  Mor e over,   the d ut y  cycle  i s  assu med   unit y  at   th e   maxim um   pow er  tra ns fe r.  Co ns e qu e ntly,   the   outp ut  volt age   from   the  i nv e rter  is  s quare   wav e f or m   w he re  the   rms f undame nt al  co m pone nt, a t t he  s witc hing   fr e qu e nc y,  ca n be calc ulate d from   ( 10) ,      = 2 √ 2      (10)     wh e re  V MPP   is  the  P V  vo lt age   corres ponds  t o  the   MPP  at   s ta nd a rd  co ndit ion s .  Simi la rl y,  the  r ms  fun da mental   com pone nt of t he vo lt age  at th e recti fier - side  is give n b y   (11) ,      = 2 √ 2       (11)       w her e   V B   is  th e  nominal  batt ery  volt age  at   the  outp ut  te r minals  of   t he  s ys te m.   Acc ord ing ly ,  the   in duct anc e   values  of the  L CC  co m pensat ion net wor k  is c al culat ed  f r om   (4)  as   ( 12) :     1 =   2 =   √   1             = √ 0 . 32 × 2 √ 2 × 3 20 × 2 √ 2 × 4 00 2 × 70 × 10 3 × 3 66 0 360 × 10 − 6                           ≈ 86   µH.      (12)     As  t he  value   of    1   an d  2   are  e qua l,  the   val ue  of  1   and  2   are   eq ual  and  ca n  be   cal culat ed  from  (3)  as   ( 13) :     1 =   2 =   1 2 1   ≈ 60    .   (13)     In the   sa me ti me, the  v al ue o f  1   an d  2   are e qu a l and can  b e  ca lc ulate d  f r om   ( 3) as  (14) :     1 =   2 =   1 2 ( 1 − 1 )   ≈ 19    .   (14)     The  va riat ion  of  ∆ 2   is  de sig ned  to   achie ve   ZV S  a nd  minimi ze  s witc hing  l os ses.   Fairchil d  FCH04 1N6 0E  M O SFET   swit ches  a re  co ns i der e d  wh ic h  is   rated  at   600  V   an d  48 A.   Acc ordin g  to   data  sh eet ,   the  outp ut  cap aci ta nce  of   the   M O SFET  C oss   is  735pF.  As s um in g  a  de ad  ti me  of   60 0n s ,   the  tur n - off  c urren t  sh oul d  be   ta ke n  higher  t han  1.8 7A  as  est ima te d  f rom  ( 7).  T her e fore,   the m inimum   tu rn - off  c urre nt   _    is   sel ect ed  to  be  3A  to  guara nte e  disc hargin g  of   t he  MOSFE T  capaci ta nce   durin g  t he  dea d - ti me  w hich  l eads  t o  ZVS   f or  t he ot her  MOS FET i n  the  same  in ve rter leg .   The val ue  of   ∆ 2   i s calc ulate d fro m (6) as  (15 ) :     ∆ 2 =   1 4 2 +  _ 2 2 1 2 2 2  _ 2       = ( 86 × 10 − 6 4 + 3 2 ( 2 × 70000 ) 2 ( 86 × 10 − 6 ) 3 2 ( 2 √ 2 300 ) 2 ) ≈ 29      (15)     Finall y,   ∆ 2 ≈ 2 . 2        as   es ti mate d  f rom  ( 9).  I n  [ 38],   it   i s  sho wn  that  i n  order  to  ac hi eve  Z VS,  the   capaci tor   2   is t uned  at   8%  t o 11% l arg e r  t han the calc ulate d v al ue.             4.   SIMULATI O N RESULTS   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t J  P ow Elec   & Dri S ys t   IS S N: 20 88 - 8 694       Desig n a nd p e rforma nce ev alu atio n of  a  P V  interf ace syste m b as e d o n  i nductiv e power  ...   (A hm e d Ra ga b)   369   EMTD C/ PSCAD   so ftwar e  is  us ed  to  simulat e  the  IP T  sy ste m  based   on   do ub le   sided  LCC   c om pen sat ion   netwo rk   sh ow n  in  Fig ure   1   with  the  design   par amet ers  pr esented  in  sect ion   II I.     The  ou tpu t  filt er  ind uctor   L o   and   capaci tor  C o   are  sel ect ed  to  be  10    and   10  ,  resp ect ively.  The  load  is  con sidere d  a  batte ry   with  vo lt age  of   40 0 V.   First,  the  wav efo rms  of   inp ut  and   ou tpu t  vo lt ages  and   cur ren ts  witho ut  tun ing   C 2   are p resen te d.  Seco nd ,  C 2   is t un ed  to ach ie ve  ZVS  an d  the simulat ion  r esults are p resen te d.     The   first   ta sk  is  ded ic at e d  to   eval uate  the  performa nc e  of   the   pro po s ed   do ub le - sid ed   LCC   com pensat ion  netw ork  base d  IP T  s ys te m   with  var ia ble  du t y  c ycles.  T he  in put  sup ply   vo lt age  is  a ssu me d  const ant  volt age  source   of  V PV   =  320V.   T he   P W M   si gn al s  f or  t he  i nv e r te r  s witc hes   at   le g  X   an d  le g  Y   are   sh ow n  i n  Fi g ure   3( a )  a nd  3 ( b),  resp ect iv el y,  w her e   the   phase  dis placement  betwee n  the  tw o  le gs   i s  18 0° ,   wh ic h  re fer s   t o  100%   duty   cycle.   Fig ure   3( c )   sho ws   th e  c urren t   an d  vo lt age   wa veforms  at   the   i nverter   te rmin al s  be for e  the   co mp e nsa ti on   netw ork .  The   cu rr e nt  a nd  volt age  wa ve forms   afte r   c ompe ns at io n  net work  at   the  recti fier   te rmin al s  a re  presente d  i n  Fig ure   3( d) .   T hes e  wa vefo rms  ind ic at e  t hat  th e  phase   sh i ft  be twee n  input  vo lt age   and  ou t pu t  volt age  is  al m os t   90° .  In  this  simulat ion  sce na rio,  the   tra nsmi tt ing   a nd  re cei vin g   coils  are   fu ll y   al ign ed .  As   a   r esult,  t he  maxi mu m   powe r  is   trans ferred   wh i ch  is   3.6 6  kW .   T he  volt ages  acro s s  the  in ve rters   s witc hes   are   s how n  in   Fig ure   3( e )  a nd  3 ( f).  I t  is  cl ear   that  t he  ZVS  is   not  achieve d  at   tu r n - on  for  any   s witc h.   For  exam ple,  S 1  is  turn e d - on  a t  po si ti ve  loa d  current  w hic h  pass  th rou gh   it   wh il e  the  volt age  acro s s  S 1  is  sti ll   cl os e  to  the   input vo lt age .  T he  sin usoidal v oltages  ac ross  t he  tra ns mit ti ng  an d  recei ving co il s   and their  curre nts ar e  s how n  i n  Fi g ure  4.           Figure  3. Per f orma nce  of  t he  double - side d L CC   netw ork - base d IPT system  at  100%  duty  r at io  without  tun in g  C 2       Figure  4. The   vo lt age s a nd c urren ts  of the   transmitt in g  a nd  receivin g  c oi ls at  100 %  dut y rati o  without t unin g C 2     Fig ure   5  pr ese nts  t he  sa me   wav e f or m s  w he n  t he  val ue  of  2   is  t un e d  as   e xp la ine d  in   se ct ion   III   to  achieve   Z VS .   The   MOS FET   S 2  is   tu r ned - off   w he n  the   lo ad  c urre nt  is   ne gative   an d  op po sit e   in   di recti on  t o  S1 ,   as   il lustrat ed  i n  Fig ure   5(c).   A fter   a  dea d  ti me,   no t   s im ulate d,  the   s witc h  S1,  i n  t he  s ame  le g  X ,  is   t urne d - on  wh e re  t he  current   is  opposit e  to   S 1.  Th eref or e ,  th e   body  diode  of  S 1  ca rr ie s   the   c urren t,   Fi g ure   7.  As   a   resu lt ,  Z VS   is  achieve d  at   tur n - on  of  S 1.   T he   same  be ha vio r  ca n  be  obse r ved   w hen   S1   i s  tur ned - off  an d  S 2  i s   tur ned - on  but  with  posit ive  load   cu rr e nt.  More over,   it   can   be  obser ve d  t hat  the  switc he s  S3  an d  S4  of   le g  Y   are  tur ne d - on   with  ZV S  in  a   simi la r  man ne r  to  le g  X .  As  a  resu lt ,  the  tu rn - on  los ses  ar e  el imi nated  and   t he   sy ste m   ef fici ency  is  e nha n c ed.  T he  volt ages  a nd  c urre nts  of  the   tra ns mit ti ng  a nd  recei ving  c oi ls  are   sinu s oid al   wa ve forms  as  dem on st rated i n  Fi g ure   6 .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2088 - 8 694   In t J   P ow  Ele c  &  D ri   S ys t,   V ol .  12 , N o.   1 ,  Ma rch  20 21   :   364   –   373   370       Figure   5. Per f orma nce at  100%  duty  r at io    with tu ning C 2           Figure   6. The   vo lt age s a nd c urren ts  of the   transmitt in g  a nd  receivin g  c oi ls   at  100 %  dut y rati o         (a)     (b)     Figure   7. Cu rr e nt d i recti on and s witc hes st at us  at  100%  dut y rati o wit h  tu ni ng  C 2       Fig ure   8  il lust rates  the  pe rformance   w he n  the  double - si ded  LCC   network - base d  I P T  sy ste m  is  con t ro ll ed   at   75%  duty  c ycle.   The   phase   dis placeme nt  bet ween  le g  Y   a nd  le g  X   is  135°.  I t  ca n  be  ob serv e d  that  the  switc he s  of   le g  X ,   S 1  an d  S 2,  are  t urne d - on   w hen  the  cu rr e nt  op po s es  their  dir ect ion s.  This  a ct ion  le ads  t o  ZV S  a s  the   body   di odes   of   S 1  a nd   S2  co nduc t  the   c urren t   at   t heir  t urn - on  i ns ta nt.   H ow e ve r,  t his  is  no t   the   case   f or  t he  s witc hes   of  le g  Y ,   as  ei t her  S 2  or   S 3  i s  tu rn e d - on   w hen  t he  c urre nt   directi on   c oin ci des   with  the   s witc h.   I n  c on t rast,  ei ther  S 3  or  S 4  is  t urne d - off   w hen  the   cu rrent  op poses  t he ir  dir ect ion s ,  wh e re   their  body  diodes  a re  ca rryin g  the   cu rr e nt.   Ther e f or e,   the   s witc hes  of  le g  Y   ac hieve   ZV S  at   tu rn - off .  F ig ure   9  and  Fig ure   10  dem onstrat e  th e  same  dynam ic   beh a viou r  of  the  pro posed   IP T  sy ste m   at   duty  rati os   of  5 0%   and   25%,  respec ti vely .  U nlik e  for  squa re - w ave  ope rati on   wh e re  Z VS   is  achieve d  f or   al l  switc hes  of  t he  I P T   inv e rter,  for  qu asi - square volta ge,   Z VS   is  at ta ined  f or  switc hes  in o ne - le g  durin g  tu rn - on an d  for  the o th er  le g  durin g  t urn - off .  Re duci ng   the   duty   rati o  le ad s  to   disc on ti nuit y  of  t he  c urre nt  in put  to   the   recti fier.   D ur i ng  t he   intervals  of   ze r o  cu rr e nt  thr ou gh   L f2 ,  the  volt age  acr os s  the  recti fier,  v xy ,  be comes  e qual   to  the  volt age  a cro ss   C f2   wh ic h  is  pa rt fro m sin usoi dal w a ve form .     The   volt ages   acro s s  t he  t ra ns mit ti ng  a nd  recei ving  coi ls  an d  their   c urren ts   ar e  sti ll   sinu s oida l  reg a rd le ss  the  value o f  the  du ty r at io  as  dem on st rated i n  Fi g ure   11 fo r 25% d uty rati o.   The  pur pose  of  the   MPPT   is  to   a dju st  the  P V  te rmi nal  vo lt age   at   the   MPP   un der  va r ying   at mo s ph e ric   conditi ons by  c on ti nu ously  va ry i ng  t he  duty  cycle  of the in ver te r  a s sho w n  in Fi g ure   12.  I n or der  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t J  P ow Elec   & Dri S ys t   IS S N: 20 88 - 8 694       Desig n a nd p e rforma nce ev alu atio n of  a  P V  interf ace syste m b as e d o n  i nductiv e power  ...   (A hm e d Ra ga b)   371   to  in vestigat e  the  dy namic  pe rformance   of   the  pro posed   IP T - base d  PV  inter face  s ys t em,  t he  ir rad ia nce  is   increase d  f rom  500W/ m 2   to  75 0W /m 2   at   t   =0. 4s   a nd  increase d  to  1000 W/m 2   at   t   =0.7s  as  il lustrate d  in     Fig ure   12(a ).  The   MPPT   c ontr oller  is   s ucc essfu l l y  set ti ng   the   du t y  c ycle ,  as   dep ic te d  i n  Fig ure   12( b),  for  t he  qu a si - s qu a re  pulse   in ve rter,   util iz ed  in  t he  IP T  sy ste m ,  w hich   res ults  in   extracti ng   the   ma xim um  power  as   dem onstrat ed  i n  Fig ure   12 (c) .   The  P V  t er minal  volt age  is  s how n  in  Fig ure   12( d) .   Fig ure   13  de monstrat es  th e   powe r - vo lt age  traje ct ory  of  th e  P V  a rr a y  w hi ch  cl ea rly   in dicat es  the   accu r at e  an d  ti ght M PPT  of  t he  pro po s ed   IP T - base d PV   interface  sy ste m un der dif fere nt con diti on s .           Figure   8. Per f orma nce at  75%  duty rat io  with  tun i ng  C 2       Figure   9. Per f orma nce at  50%  duty rat io  with  tun i ng  C 2           Figure   10. Per f ormance  at 2 5%  duty  r at io  w it h  tun i ng  C 2       Figure   11.  T he  volt ages a nd c urren ts  of the   transmitt in g  a nd  receivin g  c oi ls   at  25%  du t y rati o   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2088 - 8 694   In t J   P ow  Ele c  &  D ri   S ys t,   V ol .  12 , N o.   1 ,  Ma rch  20 21   :   364   –   373   372         Figure   12. T he  duty  c ycle  of the  IP T  sy ste m ,  the  extracte d p owe r,  a nd  vo lt age   of the  PV ar ray   Figure   13. Po w er - v oltage  traje ct ory of  t he  P V   arr a ys       5.   CONCL US I O N    In  this  pa per,  a  W PT - base d  PV   i nter face  s ys te m  is   de sig ned.  T he   pe rtu rb  an d  obse rv e   te ch nique  i s   util iz ed  f or  M PP T  by  c ontr olli ng  the   du t y  rati o  of   the   squa re - w ave  i nv e rter.   In  ad diti on,  t he  LCC   com pensat ion  netw ork  is  t uned  to   reali ze  ZVS   w her e   an y  in ver te r  s witc h  is  tu r ned - on  wh e n  l oad   c urren t   opposes  it s  dir ect ion   at   f ull  duty  rati o.   C ons equ e ntly,  t he  body  diode  co nducts  befo re  it s  M O SFET  t o  a chiev e   ZVS .   More ove r,  f or  qu asi - square   wav e   op e rati on,  w her e   the  duty   rati o  of  t he  IP T   in vert er  is  c ontr olled,   th e   ZVS   is  at ta ine d  f or   switc he s   in  one - le g  du rin g  tur n - on  a nd   f or   t he  ot he r  le g  durin g  tur n - off.   Sim ul at ion   resu lt s a re  pr es ented  t o vali da te  the d e sig n of p rop os ed  P V  i nterf ace  s ys te m b a sed  on IP T.       REFERE NCE S    [1]   F.  Mus avi   and   W.   Ebe r le ,   “ Ov erv ie w  of   Wirel ess  Pow er  Tra n sfer  Technol ogi es  for  E le c tric  Vehic l e  Ba tt e ry   Chargi ng, ”   I ET  Powe r E le c troni cs ,   vol .   7 ,   no .   1 ,   pp.   60 – 66 ,   Jan .   2014.     [2]   M.   P.   Kaz mi erk ows ki,   R.   M.   Miskiewicz ,   and  A.   J.  Morade wi cz ,   “ Indu ct iv e  c ouple d  con tactle ss   ene rgy  tr ansfe r   sys te ms - a  rev iew , ”   S el e ct ed   Pro ble ms   of El ec tri c al  Eng ine ering   a nd  Elec troni cs  ( WZEE) ,  Ki elce ,   2015,   pp .   1 – 6 .     [3]   J.  H.  Kim  et   al . ,  “ Deve lop me n t   of  1 - MW  Indu ct iv e  Pow er  Tr ansfe r  Sys te m  f or  a  High - Spee d  Tra in , ”   IEEE   Tr ansacti ons on Indus trial   E le c tronic s ,   vo l. 62, n o.   10 ,   pp .   6242 – 6250,   Oct .   2015 .     [4]   R.   Haldi   and  K.   Schenk,   “ A  3 . 5   kW  Wi r el ess  C har ger   for  El e ct r ic   Vehi c le s  with   Ultra   High  Eff i ci en cy, ”   Ene rgy   Conve rs ion  Con gress   and  Ex pos it ion (ECCE) ,   Pi tt sburgh,  PA ,   20 14,   pp .   668 – 674 .     [5]   R.   W u,   W .   Li ,   H .   Luo ,   J.  K .   O.   S in,   and   C.   P.  Yu e,  “De sign   and   c har acte ri zation   o f  wire l ess  power   li nks   for  br ai n - m ac h ine   interfa c e  app li c ations,”  I EE E   Tr ans .   on  P ower  Elec troni cs ,   vol .   29 ,   no .   10 ,   pp.   5462 – 5471 ,   Jan.   2014 .     [6]   D.  Ahn  and  P.   P.  Merc i er,  “Wire le ss   power  tra ns fer   with  con cur r ent   200  kHz  and   6. 78  MH z  oper at ion  in  a  singl e   tra nsmit te r   devic e, ”   IE EE Tr ansa ct io ns on   Powe r   El e ct ronics ,  no.   99,   pp .   1 – 13 ,   Se p.   2015 .   [7]   A.  M.  Obais  an d  A.  F.  Ru zi j ,   “ Design  and  i mpleme n ta t ion  of  a n  eff i ci en t  WPT   sys te m,”  Int ernati onal  Journal  of   Powe r E le c troni cs  and  Dr ive  Sys te ms   (IJ P EDS) ,  vol.   11 ,   no .   2 ,   pp .   711 – 725 ,  Jun .   2020 .    [8]   I.  Alham roun i,  M.  Iskand ar,  M.   Sal em,   L.  J .   A wali n,   A.   Jus oh,   and   T.  Sutikno ,   “Appl icati on   of   indu ct iv e   coup ling   for  wire le ss   pow er  tra nsfer , ”   Int e rnational   Journal  of   Pow er  El e c tronic s  and   Dr ive  S yste ms   (I JP E DS) ,   vol .   11,   no.   3,   pp .   1109 – 111 6 ,  Sep .  2020 .    [9]   S.  L i,  W .   Li,  J.   Deng,   T.  D.   Nguyen,  and   C.   C.   Mi,  “A  Double - Sided  LCC   Com pensa ti on   Netwo rk  and   Its   Tuni n g   Method  for Wir e le ss   Pow er  Tr an sfer, ”   IEEE  Tr ans .   on  Ve hi cul ar  Technol ogy ,   vo l. 64, no. 6, Jun .   2 015.     [10]   N.  T .   Di ep,  N.   K.  Trung ,   and  T.  T.  Minh,   “Wire l ess  power  tr ansfe r  sys tem  d esign  for   elec tric  veh icle   dynamic   cha rging  application , ”  Int ernati o nal  Journal  of   P ower  El e ct ronic s  and  Dr iv e  Syst ems  (IJ PE DS) ,   v ol.   11 ,   no.   3 ,   pp .   1468 – 1480 ,  Sep .   2020 .    [11]   T.   D.  Nguyen ,   S.  Li ,   W .   Li,  and  C.   C .   Mi ,   “Fea si bil it y   study   on  b ipol ar   pads  for  e ffic i ent  wire l ess  power  ch arg ers,”   in  Proc .   29 th  I E EE   AP EC   E xpo. ,   2014,   pp.   1676 – 1682.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t J  P ow Elec   & Dri S ys t   IS S N: 20 88 - 8 694       Desig n a nd p e rforma nce ev alu atio n of  a  P V  interf ace syste m b as e d o n  i nductiv e power  ...   (A hm e d Ra ga b)   373   [12]   A.  Khali gh   and   S.  Dus me z ,   “Com pre hensiv e  top ologi c al   analysis  of  conduc t ive  a nd  inductive  ch a rging  solut ions   for  plug - in   e le c tr ic   v ehi c le s ,”   I EEE  Tr ans .   on  Ve hi cul ar Tec hno log y ,   vo l. 61, no. 8,  pp.   3475 – 3489 ,   Oct.   2012 .   [13]   C.   S.  Wa ng ,   O.   H.  Sti el au ,   and   G.  A.  Cov ic ,   “ Design  conside r at ions  for   a  con ta c tl ess  e le c tric  vehi c le   b at t ery   cha rge r , ”   IE EE   Tr ansacti ons on Indus trial   E le c tronic s ,   vo l. 52, n o.   5 ,   pp .   1308 – 1 314,   Oct .   2005 .   [14]   M.  Reh ma n ,   P.   Nall agownde n ,   a nd  Z .   B aha rud in ,   “E ffi cienc y   inv esti gation   of  SS   and  SP   com pen s at ion   topo logi es   for  wire le ss   pow er  tra nsfer , ”   Int e rnational   Journal  of   Pow er  El e c tronic s  and   Dr ive  S yste ms   (I JP E DS) ,   v ol .   10,   no.   4,   pp .   2157 – 216 4 ,  2019 .    [15]   C.   Auvign e,  P.   Germ ano,  D.   L a das,   and  Y .   Perr ia rd,  “A   dua l - to pology  ICPT   ap pli ed   to   an   e lect ric  veh i cl e   b at t e ry  cha rge r , ”   in   Pro c.   20 th  IC EM ,   2 012,   pp .   2287 – 2 292.   [16]   H.  H.  Wu,  A.  G il chr ist ,   K .   Se aly,  and   D.   Bronson,  “A   90  p erc e nt  eff ic i ent  5  k W  indu ct iv e  charger  for   EVs,”  i n   Proc.   I EEE  ECC E ,   2012 ,   pp .   275 – 282.   [17]   N.  A.  Kee li ng,   G.  A.  Covic,  an d  J.  T.   Boys ,   “A   unit y - power - f actor  IPT  pic kup   f or  high - power  a ppli c at ions, ”  IE EE  Tr an s.   on  Industrial  Elec tronic s ,   vol.   57 ,   no .   2 ,   pp .   744 – 751 ,   Feb .   2010.   [18]   Z.  Pant ic ,   B .   Sanzhong,  and   S.   Luk ic,   “Z CS   LCC - com p ensa t ed  r esona nt   inv ert er   for   induc t i ve - power - tra nsf er  appl i ca t io n, ”  IE EE   Tr ansacti ons   on  Industrial   E l ec troni cs ,   vo l. 5 8,   no .   8 ,   pp .   350 0 – 3510,   Aug.   20 11.   [19]   S.  Al - Chl ai hawi ,   A.   H.   Ta w afa n ,   and  F.   K.   Abd,   “ Expe ri me nt al  ins ta llati on   of   wir eless   power  tra nsf er  sys tem  b ase d   on  the  serie s  r es onanc e   technolo gy, ”  In te rnation al  Journal  of  Po wer  Elec troni cs  and  Dr iv e  S ystem s  (IJ PE DS) ,   vo l.   11,   no .   4 ,   pp .   16 93 – 1 700 ,  2020 .    [20]   U.  K.  Mada wa la  and  D.  J.  Thri m awit han a ,   “A  bi dire c ti ona l  indu c ti ve  power   interf ac e  fo r  elec tri c   vehi c le s  in  V2G   sys te ms,”   I EEE  Tr ans .   on  Industrial  Elec tronic s ,   vol.   58 ,   no .   10 ,   p p.   4789 – 4796 ,   O ct .   2011.   [21]   Y.  Naga tsuka ,   N.  Eha r a,   Y .   Kane ko,   S.  Abe,  and  T .   Yasuda,  “Com pa ct   contac t le ss   power  tr ans fer   sys te m  f or   el e ct ri c  v ehi c le s, ”  in   Proc .   I PE C ,   2010 ,  pp.   807 – 8 13.   [22]   D.  A.  G.  Pedd e r,   A.  D.   Brown,   and  J.  A.   Skin ner ,   “A  contac t l ess  el ectri ca l   en erg y  trans mi ss ion  sys te m, ”   IE E E   Tr ans .   on  Industrial  Elec tronic s ,   vol.   46 ,   no .   1 ,   pp .   23 – 30 ,   Feb .   19 99.   [23]   S.  Kri shnan   et  al . ,   “Fre quen cy   agi l e  resona nc e - base d  wir eless   cha rging   sys tem   for   e lectr i c   ve hic l es, ”   in   Proc .   IEV C ,   2012,   pp.   1 – 4.   [24]   B.   T .   Chuan ,   M .   Kato ,   T .   I mur a,   O.   Sehoon,   a nd  Y.  Hori,   “A utom ated  i mpe d anc e   matchi ng   sys te m  for  robus t  wire le ss   power t ran sfer  vi a  m agn et i c  resona n ce   c oupli ng, ”  IE EE   Tr ans .   on  Industrial  Elec troni cs ,   vol.   60 ,   no.   9,   pp .   3689 – 3698,   Sep .   2013.   [25]   B.   T .   Chu an,  T.  Imura ,   M.  Ka to,  and  Y.   Hori,   “ Basic   study   of  i mprovi ng  eff icie ncy  of  wir eless   power  tra nsf er  v i a   ma gne ti c   resona nce   coupl ing   ba s ed  on  im p eda nc e   matchi ng , ”   in   P roc.   IE EE ISIE ,   2010,   pp .   2011 – 2016.   [26]   J.  Huh,  S.   W .   L e e,   W.   Y. Le e,   G .   H.  Cho,   and  C.   T.   Ri m,   “Na rro w - width  induc t i ve  power  tr ansfe r  sys te m  for  onl i ne   el e ct ri ca l   veh ic l e s,”   IE EE Tr ansacti ons on   Powe r   El e ct ronics ,   vol .   26,   no.   12,   pp.   3 666 – 3679,   De c.  2011.   [27]   A .   Ghos h,   A .   U kil ,   and  A .  P .   Hu,  “In t egr ation   o f  Rooftop   Sol ar   PV   Gene ra ti on   with  Wi re le ss   P ower  T ran sfer , ”  2019  IEEE PES Asia - Pacific  Po wer  and  En ergy   Engi ne ering  Co nfe renc e  ( AP P E EC) ,   2019 .   [28]   R.   W.  Er ic kson   and   D.   Maksi movi c ,   “ Funda me nt al s  of   Pow er  El e ct roni cs, ”  2nd  ed.  New   York,  NY ,   US A:   Aca demic ,   2001 .   [29]   L.   Bing ,   L.  Wenduo,  L .   Yan ,   F .   C.   Lee,  and  J .   D.  Van  Wyk,  “Opti m al   d esign   me thodo logy  f or  LL C  r esona n t   conve rt er,”  in   Pr oc.   21st   IE EE A PE C  Ex p o ,   2006 ,   pp .   533 – 538 .   [30]   M.  AL - E ma m ,   M.  I.  Mar ei ,   an d  W .   El - kha tta m,  “A  Max im u m  Pow er  Poin t  Tra ck ing  Techni que  for   PV   Und er   Parti al  Shading   Condit ion,”  in  P roc.   I EE E   India   Inte rnat ional   C onfe renc e  on   Po wer  Elec troni cs  (IICP E) ,   MN IT   Jaipur,   Ind ia ,  De c.   2018 .   [31]   A .   S.  Hame d ,   M.   I.   Mare i,   and  M.   A.  Badr,   “PV i n te rfa ci ng  sys te m   base d  on  dua l  c asc ade d  inve r te r , ”  in  Proc .   IE EE  Inte rnational   Co nfe renc e  on   Re n ewabl e   Ene rgy   Re search  and   A ppli cations  (ICR ER A) ,  San   Dieg o,   CA,  US A ,   No v.   2017,   pp .   93 – 10 0 .   [32]   H.   M.   El - He lw,   M.  Al - H ashe e m,   and   M.  I .   Mare i ,   “Cont rol   st rat eg ie s  for   th e  DA B  base d  PV   int erf ac e   sys te m , ”   PLoS  ONE ,   vo l.  11,   no .   8 ,   pp .   1 – 19 ,  Aug .   2016 .   [33]   M.  I.  Mare i,  H.   El - He lw,   and   M.  Al - Hashee m ,   “A  Grid - Conn ec t ed  PV   Int erf ac e   Sys te m   Bas ed  On  The  DA B - Convert er , ”   in  P roc.   IE EE  Int ernati onal  Con fe r enc e   on  Env iron ment  and  Elec tri cal   Engi ne ering  (EE EIC) ,   Ro me ,   Ita ly ,   Jun .   2015 ,  pp.   161 – 165 .   [34]   M.  Mokhtar ,   M.   I.   Mar ei ,   and   A.   A.  El - Sa ttar,  “I mprove d  Curr en t  Sharing   T ec hni ques  for  DC  Mi c rogrids, ”   Elec tri c  Powe r Compone nts an d  Syst ems ,  v ol. 46,  n o.   7,   p p.   757 – 767 ,  Apr .   2018 .   [35]   M.  I.   Mar ei,  B.   Alaj m i,   I .   Abd el sal am ,   and  M.   F.  Alhaj r i ,   “A   PV   int erf a ce   s ystem   base d   on   high - gai n   high - fre quenc y  li nk  conve rt er,”  in  Proc.   IE EE   In t ernati onal  Uni v ersiti es  Pow er  Engi ne ering  Co nfe renc e  (UPE C) ,  Glasgow,  UK ,  S ep .   2018 .   [36]   B.   Al aj m i,  M.   I .   Mar ei,  and  I .   Abdelsa lam,   “A   Multi - Port   DC/ DC  Converter  b ase d  on   Two -   Quadra nt   Inve rt er  Topol ogy  for   PV   Sys te ms,”  IEEE  Tr ansacti ons  on  Powe r  Elec tr onic s ,  v o l. 36,  n o.   1 ,   pp .   522 – 53 2 ,  Jan .   2021 .       [37]   H.  Otma n e,  M.  Yous s ef,   and  B.   Mokhtar,  “Co mpa ra ti ve   an al y sis  of  ca sc ade d  Fuzzy - PI  cont ro ll ers  b ase d - MP PT   and  per turb  and   observe   MP PT  in  agr id - connect ed   PV   sys te m   oper a ti ng   unde r  diffe r ent  wea t her   and   lo adi ng  condi ti ons , ”  Int e rnational   Journa l  of  Pow er  El e ctr onic s and  Dr iv e   Syste m (IJ P ED S),   vol.   10 ,   no .   4 ,   pp.   1986 – 1994 ,  Dec .   2019 .   [38]   W.  Li,  H .   Zha o ,   S.  Li,   J.  Deng ,   T .   Kan ,   and  C .   C.   Mi,  “In te gr ated  LCC  co mpe nsat i on  topol ogy   for   wire le ss   cha rge r  in  el e ct ri c   and   p lug - in   elec t ric  v ehi c le s,”   I EE E   Tr ans .   on  Pow e r  Elec troni cs ,   v ol.  6 2,   no.   7 ,   pp .   4215 – 4225 ,   Dec .   2014.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.