I nte rna t io na l J o urna l o f   P o wer   E lect ro nics   a nd   Driv S y s t em s   ( I J P E DS)   Vo l.  1 6 ,   No .   1 Ma r ch   20 2 5 ,   p p .   3 3 5 ~ 3 4 3   I SS N:  2 0 8 8 - 8 6 9 4 ,   DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 /ijp ed s . v 1 6 .i 1 . p p 3 3 5 - 343         335     J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ij p e d s . ia esco r e. co m   O ptimi za tion o r eso na nt  ca pa citan ce va lues for hig h - eff i ciency   uninterr uptibl e w ireless  power  t ra n sfer sys tem   using  CST so ft wa re       M uh a m m a d Sha wwa l Mo ha m a d Ra wi,   Ra him i Ba ha ro m   S c h o o l   o f   E l e c t r i c a l   E n g i n e e r i n g ,   C o l l e g e   o f   E n g i n e e r i n g ,   U n i v e r s i t i   T e k n o l o g i   M A R A   ( U i T M ) ,   S h a h   A l a m,   M a l a y s i a       Art icle  I nfo     AB S T RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   J u l 2 9 ,   2 0 2 4   R ev is ed   No v   2 9 ,   2 0 2 4   Acc ep ted   Dec   9 ,   2 0 2 4       Th is  p a p e in tro d u c e a n   i n n o v a ti v e   m e th o d o lo g y   f o o p t imiz in g   re so n a n t   c a p a c it a n c e   v a lu e (Cp   a n d   Cs)  t o   e n h a n c e   th e   e fficie n c y   o u n i n t e rru p ti b le   wire les p o we tran sfe (UW P T)  sy ste m s,  u ti li z i n g   a d v a n c e d   c o m p u ter   sim u latio n   tec h n o lo g y   (C S T)  so f t wa re .   P re c ise   tu n in g   o re so n a n t   c a p a c it a n c e   is  c rit ica fo r   a c h iev i n g   o p ti m a fre q u e n c y   m a tch in g ,   w h ich   d irec tl y   i n flu e n c e s   sy ste m   p e rfo rm a n c e .   Th e   st u d y   fo c u se o n   t h re e   c o il   c o n fig u ra ti o n   s trate g ies :   sta n d a rd   c o i c o n fig u ra ti o n ,   c o il   in teg ra te d   wi th   fe rrit e ,   a n d   c o il   e n c lo se d   with in   a   c a sin g   a n d   fe rrit e .   T h e se   c o n fig u ra ti o n we re   a n a l y z e d   t o   i d e n ti f y   t h e   o p ti m a c a p a c it a n c e   v a lu e s,  re su lt in g   i n   sig n ifi c a n e fficie n c y   imp r o v e m e n ts.   Th ro u g h   c o m p re h e n siv e   CS si m u latio n s,   th e   c a p a c it a n c e   v a l u e o Cp 1 ,   Cp 2 ,   a n d   Cs  we re   o p t imiz e d   to   1 4 0 . 8   n F ,   1 0 5 . 6   n F ,   a n d   1 4 5 . 5   n F ,   re sp e c ti v e ly ,   a c h iev in g   a   re m a rk a b le  p o we tra n sfe e fficie n c y   o 9 9 . 6 1 %   i n   t h e   c a sin g   a n d   fe rrit e   c o n fig u ra ti o n .   Th e   p ro p o s e d   o p ti m iza ti o n   m e th o d o l o g y   c o n siste n tl y   a c h iev e d   e fficie n c ies   e x c e e d in g   9 0 %   b e t we e n   t h e   tran sm it ter  a n d   re c e iv e r   c o il s.  Be y o n d   sim u latio n   re su lt s,   t h is  re se a rc h   h ig h li g h ts   th e   p o ten ti a fo r   re a l - wo rld   a p p l ica ti o n s   a n d   u n d e rsc o re th e   imp o rta n c e   o f   p re c ise   p a ra m e ter   o p ti m iza ti o n   i n   a d v a n c i n g   h i g h - e fficie n c y   wire les p o we tran sfe sy s tem s.   F u tu re   stu d ies   will   a im  t o   v a li d a te  th e   fi n d i n g s   e x p e rime n tall y   a n d   e x p lo r e   b ro a d e a p p li c a ti o n o th e   p ro p o se d   sy ste m .   K ey w o r d s :   C o m p u ter   s im u latio n   tech n o lo g y   E lectr o m ag n etic  f ield   Hig h - ef f icien cy   p o wer   tr an s f e r   R eso n an t c ap ac itan ce   Un in ter r u p tib le  wir eless   p o we r   tr an s f er   T h is i a n   o p e n   a c c e ss   a rticle   u n d e r th e   CC B Y - SA   li c e n se .     C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   R ah im i Bah ar o m   Po wer   E lectr o n ics R esear ch   Gr o u p   ( PERG),   Sch o o l o f   E lectr ical  E n g in ee r in g ,   C o lleg o f   E n g in ee r in g   Un iv er s iti T ek n o lo g i M AR A   4 0 4 5 0   Sh ah   Alam ,   Selan g o r ,   Ma lay s ia   E m ail:  r ah im i6 5 7 9 @ g m ail. co m       1.   I NT RO D UCT I O N   W ir eles s   p o wer   tr an s f er   ( W P T )   is   tr an s f o r m ativ tech n o lo g y   th at  o f f e r s   s ig n if ican ad v an tag es,   in clu d in g   f lex ib ilit y ,   co n v en ie n ce ,   s af ety ,   an d   p o ten tial  f o r   f u ll  au to m atio n .   B y   en a b lin g   th tr an s m is s io n   o f   elec tr ical  en er g y   with o u p h y s ical  co n n ec to r s ,   W PT  h as  b ec o m f o ca p o in o f   r esear c h   an d   d ev elo p m en t,   with   ap p licatio n s   s p an n in g   elec tr ic  v eh icle  b atter y   c h ar g er s ,   m o b ile  d e v ices,  L E T Vs,  an d   lig h tin g     s y s tem s   [ 1 ] - [ 4 ] .   T h is   ab ilit y   to   tr an s f er   p o wer   wir eless ly   ad d r ess es  cr itical  en er g y   s u p p l y   ch allen g es  wh ile  p r o m o tin g   m in iatu r izatio n   an d   co s t - ef f ec tiv en ess ,   k ey   f ac to r s   f o r   wid esp r ea d   a d o p tio n   [ 5 ] - [ 8 ] .   W PT  tech n o lo g ies  ar e   im p l em en ted   t h r o u g h   v ar io u s   m eth o d s ,   s u ch   as  laser s ,   r ad i o   wav es,   p h o to elec tr ic  tech n i q u es,  m icr o wav es,  ca p ac itiv co u p lin g ,   an d   in d u ctiv c o u p lin g .   Am o n g   th ese,   in d u ctiv e   co u p lin g   s tan d s   o u f o r   d eli v er in g   p o wer   with   h ig h   ef f icie n cy   o v er   s h o r d is tan ce s   [ 9 ] .   R eso n an in d u ctiv wir eless   ch ar g in g ,   in   p ar ticu l ar ,   h as  g ain ed   tr ac tio n   d u t o   its   s u p er io r   ef f icien cy   an d   lo m ain ten an ce   r eq u ir em e n ts   co m p ar ed   to   o th er   m eth o d s   [ 1 0 ] .   n o tab le  b r ea k th r o u g h   in   th is   f ield   o cc u r r ed   in   2 0 0 7 ,   wh e n   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 6 9 4   I n t J Po E lec  &   Dr i Sy s t Vo l.  1 6 ,   No .   1 Ma r c h   20 2 5 :   335 - 343   336   Ku r s   et  a l.   [ 1 1 ]   in tr o d u ce d   co u p led   m ag n etic  r eso n an c e,   en ab lin g   ef f icien t   p o we r   tr a n s f er   v ia   m ag n etic   co u p lin g   r eso n an ce .   T h liter atu r p r o v i d es  ex ten s iv in s ig h ts   in to   W PT  s y s tem   d esig n s ,   in clu d in g   co m p a r ativ an aly s is   o f   co n v e r ter   to p o lo g ies  th at  e v alu ates  th eir   ch ar ac ter is tics ,   b en ef its ,   an d   lim itatio n s   [ 1 0 ] .   Fo r   in d u ctiv p o wer   tr an s f er   ( I PT)   s y s tem s ,   r ad ia ted   elec tr o m ag n etic  in ter f e r e n ce   ( E MI )   h as  b ee n   s tu d ied   co m p r e h en s iv ely ,   r ev ea lin g   c r itical  f ac to r s   co n tr ib u tin g   to   ef f icien c y   lo s s es  an d   m e ch an is m s   d r iv i n g   E MI   g en er atio n   [ 1 2 ] .   Desp ite  s ig n if ican ad v an ce m en ts ,   W PT  s y s tem s   s till   f ac c h allen g es,  p ar ticu lar l y   in   ac h ie v in g   h ig h   p o we r   tr an s f er   ef f icien c y ,   as lo s s es d u to   wir eless   tr an s m is s io n   tech n iq u es r em ai n   co n ce r n   [ 1 3 ] [ 1 4 ] .   I n   th co n tex o f   elec tr ic  v eh icles  ( E Vs),   W PT  is   s ee n   as  s u s tain ab le  alter n ativ to   f o s s il - f u el - p o wer ed   s y s tem s .   T o   im p r o v th ef f icien c y   an d   r an g o f   W PT  s y s tem s ,   r esear ch   h as  ex p lo r ed   r eso n an t   f r eq u e n cy   tu n in g   an d   th u s o f   r eso n an co ils   to   alig n   t r an s m itter   an d   r ec eiv er   o p er at in g   f r eq u en cies  f o r   o p tim al  en er g y   tr a n s f er   [ 1 5 ] [ 1 6 ] .   Ad d itio n ally ,   m etam ater ials   an d   f r eq u en cy - r ec o n f ig u r ab le  d esig n s   h av e   b ee n   em p lo y ed   to   en h a n ce   W PT  ef f icien cy   d y n am ically ,   e n ab lin g   b etter   p er f o r m a n ce   ac r o s s   v ar y in g   d is t an ce s   an d   o p er atin g   co n d itio n s   [ 1 7 ] .   Fu r th er m o r e ,   n o n lin ea r   r esis tan ce   m atch in g   n etwo r k s   h av b ee n   p r o p o s ed   to   m itig ate  ef f icien cy   lo s s es  d u r in g   wid lo ad   v ar iatio n s ,   co n tr ib u tin g   to   o v er all  s y s tem   p er f o r m an ce   im p r o v em e n ts   [ 1 5 ] .   T h co n c ep o f   u n in ter r u p tib le  wir eless   p o wer   tr a n s f er   ( UW PT)   h as  e m er g ed   as  a   s u b s et  o f   u n i n ter r u p tib le  wir eless   p o wer   s u p p ly   ( UW PS )   s y s tem s ,   f o cu s in g   o n   ac h iev in g   r eliab le  a n d   ef f icien wir eless   en er g y   tr an s f er .   E ar lier   r esear ch   d em o n s tr ated   th at   UW PT  s y s tem s   co u ld   ac h iev ef f icie n cies e x ce ed in g   9 0 %,  b u t th ese  s tu d ies we r lim ited   to   s im u latio n   en v ir o n m e n ts   with o u t e x p er im en tal  v alid atio n   [ 1 8 ] - [ 2 1 ] .   I n   r ec en y ea r s ,   th u s o f   ad v an ce d   s im u latio n   to o ls   h as  p lay ed   p iv o tal  r o le  in   o p tim i zin g   W PT  s y s tem s .   C o m p u ter   s im u latio n   tech n o l o g y   ( C ST)   s o f twar e,   r en o w n ed   f o r   its   elec tr o m ag n etic  s im u latio n   ca p ab ilit ies,  h as  b ec o m in d is p en s ab le  in   m o d ellin g   a n d   an aly zin g   co m p le x   W PT  s ce n ar io s .   C ST  em p lo y s   cu ttin g - ed g n u m er ical  tech n iq u es,  s u ch   as  th f in ite  ele m en m eth o d   ( FEM )   an d   th f in ite  in teg r atio n   tech n iq u ( FIT ) ,   to   s o lv Ma x well's  eq u atio n s   with   p r ec is io n ,   f ac ilit atin g   th d esig n   a n d   o p tim izatio n   o f   elec t r o m ag n etic  d e v ices a cr o s s   v ar io u s   in d u s tr ies [ 2 2 ] - [ 2 5 ] .   T h is   p ap er   p r esen ts   n o v el  ap p r o ac h   to   o p tim izin g   th r es o n an ca p ac itan ce   v alu es  o f   t h p ar allel  ca p ac ito r   ( C p )   an d   s er ies  ca p ac ito r   ( C s )   in   th tr an s m itter   ( T x )   a n d   r ec eiv e r   ( R x )   co il s   to   ac h iev h ig h - ef f icien cy   UW PT  s y s tem s .   Usi n g   C ST  s o f twar e,   th is   s tu d y   s y s tem atica lly   v ar ies  s witch in g   f r eq u e n cies  an d   ca p ac itan ce   v alu es  to   id en tify   o p tim al  co n f ig u r ati o n s   th at  m ax im ize  p o wer   tr an s f er   ef f i cien cy .   T h f in d in g s   r ev ea th at  ca r ef u tu n in g   o f   C p   an d   C s   v alu es  en ab les  th p r o p o s ed   UW PT  s y s tem   to   ac h i ev p o wer   tr an s f er   ef f icien cies  ex ce ed in g   9 0 %,  w ith   ce r tain   c o n f ig u r atio n s   s u r p ass in g   9 9 %.  T h ese  r esu lts   u n d er s co r th e   cr itical  r o le  o f   p r ec is p ar am eter   o p tim izatio n   in   ad v a n cin g   W PT  tech n o lo g ies,  p av in g   th e   way   f o r   p r ac tical  an d   h ig h l y   ef f icien t U W PT  s o lu tio n s .       2.   CO M P UT E S I M UL A T I O M O DE L   O F   UWP T   S YS T E M   US I NG   CS T   T h p r o p o s ed   UW PS   s y s te m   in teg r ates  b o th   u n in ter r u p tib le  p o wer   s u p p ly   ( UPS)  a n d   UW PT  co m p o n en ts ,   as  illu s tr ated   in   Fig u r 1 ,   to   ac h iev h i g h - ef f i cien cy   an d   r eliab le  p o wer   tr a n s f er .   T h s y s tem   is   d esig n ed   ar o u n d   f iv e   p r im ar y   f u n ctio n al  b lo c k s th p o wer   s u p p ly ,   tr an s m itti n g   cir c u it,  r ec eiv in g   ci r cu it ,   m ag n etic  co il,  an d   l o ad .   T h p r o ce s s   b eg in s   with   4 8   DC   p o wer   s u p p ly ,   wh ich   is   c o n v er ted   i n to   h ig h - f r eq u e n cy   AC   v ia  a   f u ll - b r id g in v er te r .   T h is   h ig h - f r e q u en c y   AC   v o lta g is   d eliv er ed   to   th tr an s m itter   co il wh er it  in d u ce s   an   alter n atin g   v o ltag e   in   th e   r ec eiv e r   co il  t h r o u g h   m a g n etic  f ield   co u p lin g .   T h e   in d u c ed   AC   p o wer   is   th en   r ec tifie d   in to   DC   u s in g   h ig h - f r eq u en cy   f u ll - b r id g d io d r ec tifie r   an d   s u p p lied   to   th co n n ec te d   lo ad   o r   d ev ices.           Fig u r 1 .   T h p r o p o s ed   u n in te r r u p tib le  wir eless   p o wer   s u p p l y   ( UW PS )   b lo ck   d iag r a m     H I G H   F R E Q U E NC Y   F U L L   B R ID G E   INV E R T E R H I G H   F R E Q U E NC Y   F U L L   B R ID G E   R E C T IF IE R L OA D U W P T T r a n s mi t t e r   C o i l   (T x ) Re c e i v e r   C o i l   (Rx ) S P M C B a tt er y R ec ti f i er I n v er ter U P S V ac Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Po E lec  &   Dr i Sy s t     I SS N:   2088 - 8 6 9 4       Op timiz a tio n   o f res o n a n t c a p a cita n ce   va lu es fo r   h ig h - efficien cy     ( Mu h a mma d   S h a w w a l Mo h a ma d   R a w i )   337   T h s ch em atic  d iag r am   o f   th e   p r o p o s ed   UW PT  s y s tem ,   as  s im u lated   in   C ST  s o f twar e,   is   s h o wn   in   Fig u r 2 .   T h is   d iag r am   h ig h li g h ts   s ec tio n   o f   th tr a n s m itter   cir cu it,  w h ich   em p lo y s   a   r eso n an in d u ctiv e   co u p lin g   d esig n .   T h r eso n an t   cir cu it,  co n s is tin g   o f   in d u cto r s   an d   ca p ac ito r s ,   is   cr itical  f o r   ac h iev in g   ef f icien t   p o wer   tr a n s f er   b y   tu n i n g   t h s y s te m   to   its   o p tim al  o p er atin g   f r eq u en cy .   C ST  s o f twar is   lev er ag ed   to   m o d e l   an d   s im u late  th cir cu it's   b eh av io r ,   en ab lin g   th p r ed ictio n   o f   p er f o r m an ce   m etr ics  s u ch   as  p o wer   tr an s f er   ef f icien cy ,   S - p a r am eter s ,   Q - f a cto r ,   an d   th o p tim al  ca p ac ita n ce   v al u es.   T o   en s u r th ac cu r ac y   an d   r e liab ilit y   o f   th s im u latio n ,   th k ey   p ar am eter s   u s ed   in   th C ST  Stu d io   co n f ig u r atio n   ar s u m m ar ized   in   T a b le  1 .   T h ese  p ar am eter s   in clu d th e   n u m b er   o f   co ils   tu r n s   ( 2 2 ) ,   o p er atin g   f r eq u e n cy   ( 4 4   k Hz) ,   in d u cta n c ( 2 4   μ H) ,   co il  d im en s io n s ,   an d   s p ac in g .   Fo r   th is   s tu d y ,   th d is tan ce   b etwe en   th tr an s m itter   an d   r ec eiv er   c o ils   is   s et  at  2 0   m m .   T h ese  p ar a m eter s   r ep r esen s u b s et  o f   th o v er all  d esig n   co n s id er atio n s ,   wh ich   m u s also   ac co u n f o r   th e   ty p o f   W PT  tech n o lo g y   ( e. g . ,   in d u ctiv e   o r   ca p ac itiv co u p lin g ) ,   tar g ete d   p o wer   lev e l,  d esire d   s y s tem   ef f icien cy ,   a n d   s af ety   s tan d ar d s .   T h c o r f o c u s   o f   t h is   r es ea r c h   is   o n   o p ti m iz in g   th r es o n a n c ap ac i ta n c v al u es ,   s p e ci f ic all y   th e   p ar all el   ca p ac it o r   ( C p )   a n d   s er i es   ca p ac it o r   ( C s ) ,   t o   ac h i ev e   h ig h - f r eq u e n cy   o p er ati o n   a n d   m a x i m iz p o w er   t r a n s f e r   ef f ic ie n c y .   Usi n g   C S T   s o f twa r e,   d e tai le d   p a r a m e tr ic  s tu d y   was  c o n d u ct ed   b y   s y s te m at ica lly   v ar y in g   C p   a n d   C s   v al u es .   T h is   a p p r o a ch   all o wed   f o r   t h e   i d e n t if ica ti o n   o f   o p ti m a ca p a cit an ce   s e tti n g s   th a a li g n   t h e   s y s t em ' s   r es o n a n t   f r e q u e n c y   wi th   its   o p er ati n g   f r e q u e n c y ,   t h e r e b y   m i n im i zi n g   p o we r   lo s s e s   an d   e n h a n ci n g   e f f ici en c y .   T h C ST  s im u latio n   f r am ewo r k   n o o n ly   f ac ilit ates  p r ec is m o d elin g   o f   th elec t r o m ag n etic   in ter ac tio n s   b etwe en   th tr an s m itter   an d   r ec eiv er   co ils   b u also   p r o v id es  in s ig h ts   in to   th ef f ec ts   o f   v ar y in g   d esig n   p a r am eter s .   T h is   lev el  o f   d etail   en s u r es  th at   th e   p r o p o s ed   UW PT  s y s tem   ac h iev es  its   tar g eted   ef f icien c y   b en ch m ar k s   wh ile  o f f er in g   s ca lab le  d esig n   f o r   r ea l - wo r l d   ap p licatio n s .   B y   en ab lin g   s y s tem atic  ex p lo r atio n   o f   th d esig n   s p ac e,   C ST  s o f twar s er v es a s   r o b u s t to o l f o r   ad v an cin g   th d e v elo p m e n t o f   h ig h - p er f o r m a n ce   W PT  s y s tem s .           Fig u r 2 .   T h UW PT  s ch em atic  d iag r am   s im u lated   u s in g   C ST  s o f twar e       T ab le  1 .   Par am eter   o f   UW PT  f o r   s im u latio n   u s in g   C ST  s o f twar e   P a r a me t e r   V a l u e   N u mb e r   o f   t u r n   2 2   t u r n   F r e q u e n c y   4 4   K h z   I n d u c t a n c e   2 4   μF   W i r e   d i a me t e r   0 . 1 5   mm ,   1 . 5   mm   W i r e   r a d i u s   0 . 3 5   mm   S i z e   i n n e r   r a d i u s   1 . 4 2   c m   S i z e   o u t e r   r a d i u s   5 . 1 5   c m   C a si n g   m a t e r i a l   p o l y c a r b o n a t e   D i st a n c e   b e t w e e n   b o t h   c o i l   2 0   mm   H - f e r r i t e   10   F e r r i t e   50       3.   SI M UL A T I O M O D E L   O F   UWP T   SY ST E M   U SI NG   C O I L   CO NF I G UR AT I O N   I n   th is   r esear ch ,   th co n f ig u r ati o n   o f   th tr an s m itter   co il  ( T x )   a n d   r ec eiv er   co il  ( R x )   in   th W P T   s y s tem   is   m o d eled   an d   s im u lated   u s in g   C ST  s o f twar e,   as  s h o wn   i n   Fi g u r 3 .   T h T x   a n d   R x   co ils   o p er ate  at  a   f r eq u en cy   o f   4 4   k Hz  with o u in co r p o r atin g   f er r ite  o r   ca s in g   m ater ials .   T h is   s etu p   p r o v id es  b aselin f o r   ev alu atin g   th e   s y s tem ' s   p er f o r m an ce   u n d e r   s tan d ar d   c o n d itio n s .   T h f ig u r d e p icts   two   p ar allel  p lan ar   co ils ,   with   th r e ce iv er   co il  ( R x )   p o s itio n ed   ab o v th e   tr an s m itter   co il  ( T x ) .   T h e   m ag n etic  f ield   d is tr ib u tio n   is   illu s tr ated   as  b lu c o n ce n t r ic  p atter n s   s u r r o u n d in g   th e   co ils ,   r ep r esen tin g   f ield   i n ten s ity .   T h alig n m e n alo n g   co m m o n   ax is   an d   th d is tan ce   b etwe en   th co ils   ar e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 6 9 4   I n t J Po E lec  &   Dr i Sy s t Vo l.  1 6 ,   No .   1 Ma r c h   20 2 5 :   335 - 343   338   cr itical  p ar am eter s   f o r   ac h iev i n g   e f f icien p o wer   tr an s f er .   T h T x   co il   g en er ates  an   alter n atin g   m ag n etic  f ield   wh en   p o wer ed ,   in d u cin g   an   alter n atin g   cu r r en in   th R x   co il  v ia  elec tr o m ag n etic  in d u ctio n .   T h is   co n f ig u r atio n   is   o p tim ized   to   en h an ce   r eso n an ce   an d   m ax im ize  p o wer   tr a n s f er   ef f icien c y ,   p r o v id i n g   c lear   v is u aliza tio n   o f   th m ag n etic  in ter ac tio n   b etw ee n   th co ils   an d   la y in g   th f o u n d atio n   f o r   p er f o r m an ce   o p ti m izatio n .           Fig u r 3 .   T h co il c o n f ig u r atio n   o f   th T x   an d   R x   in   th W PT  s y s tem   u s in g   C ST       3 . 1 .   M a g net ic  f ield dis t ributio in T x ,   Rx ,   a nd   co m bin ed  co nfig ura t io ns   Fig u r es   4 - 6   p r o v id d etailed   v is u aliza tio n s   o f   th m a g n etic  f ield   d is tr ib u tio n s   f o r   th e   T x ,   R x ,   an d   th e   co m b in ed   co il c o n f ig u r atio n ,   r esp ec tiv ely ,   as si m u lated   u s in g   C ST  s o f twar e.   T h ese  f ig u r es a r in s tr u m en tal  i n   an aly zin g   th e   m ag n etic  c o u p li n g   an d   id en tify i n g   r e g io n s   o f   s tr o n g   in te r ac tio n   an d   p o ten tial le ak ag e.     3 . 1 . 1 M a g net ic  f ield dis t ribu t io n a t   t he  t r a ns m it t er   co il   ( T x )   Fig u r 4   illu s tr ates  th m ag n etic  f ield   d is tr ib u tio n   at  th T x   co il.  cr o s s - s ec tio n al  v iew  r ev ea ls   th e   f ield   in ten s ity   s u r r o u n d in g   th e   T x .   T h c o lo r   s ca le  h ig h lig h ts   v ar y in g   lev els  o f   i n ten s ity ,   with   r ed   in d icatin g   r eg io n s   o f   h ig h e r   m ag n etic  f ield   s tr en g th   an d   b lu r e p r es en tin g   lo wer   in te n s ities .   T h s tr o n g est  f ield   is   co n ce n tr ated   in   th im m ed iat v icin ity   o f   th T x   c o il,  as  s h o wn   b y   th e   r ed   ar ea ,   wh ic h   d im in is h es  with   in cr ea s in g   d is tan ce ,   tr an s itio n i n g   th r o u g h   g r ee n ,   y ello w,   an d   b lu h u es.  T h is   v is u aliza tio n   e m p h asizes  th f ield   p r o p a g atio n   ch a r ac ter is tics   an d   p r o v id es in s ig h ts   in to   h o e n er g y   r ad iates f r o m   th T x   co i l.           Fig u r 4 .   T h co il c o n f ig u r atio n   o f   th T x   an d   R x   in   th W PT  s y s tem   u s in g   C ST       3 . 1 . 2 M a g net ic  f ield  dis t ribu t io n a t   t he  re ce iv er   c o il ( Rx )   Fig u r 5   p r esen ts   th m a g n eti f ield   d is tr ib u tio n   at  th e   R x   co il.  Similar   to   th T x   v is u ali za tio n ,   th co lo r - co d ed   i n ten s ity   h ig h lig h ts   th s tr en g th   o f   th m a g n e tic  f ield   in ter ac tin g   with   th e   R x   co il.  Po s itio n ed   with in   th T x s   f ield   in f l u en ce ,   th R x   co il e x h ib its   s tr o n g   c o u p lin g   wh er e   th m a g n etic  f ield   in ten s ity   is   h ig h .   T h is   in ter ac tio n   f ac ilit ates  ef f i cien en er g y   tr an s f er   th r o u g h   e lectr o m ag n etic  in d u ctio n .   T h tr an s itio n   o f   co lo r s   f r o m   r e d   ( h ig h   in ten s ity )   to   b l u ( lo in ten s ity )   in d icate s   g r ad u al  r e d u ctio n   in   f ield   s tr en g th   with   in cr ea s in g   d is tan ce   f r o m   th T x   co il.  An aly zin g   th is   f ig u r e   is   cr u cial  f o r   u n d er s tan d in g   th ef f icien c y   o f   en e r g y   tr a n s f er   an d   id en tif y in g   r eg io n s   wh e r co u p lin g   ca n   b e   im p r o v ed .     3 . 1 . 3 Co m bin ed  m a g net ic  f i eld dis t ri bu t io n o f   T x   a nd   Rx   Fig u r 6   d is p lay s   th c o m b in e d   m ag n etic  f ield   d is tr ib u tio n   o f   th T x   an d   R x   co ils ,   o f f er in g   h o lis tic  v iew  o f   th m a g n etic  in te r ac tio n   with in   t h W PT  s y s tem .   T h is   f ig u r e   h ig h lig h ts   ar ea s   o f   s tr o n g   c o u p lin g   ( d ep icted   b y   r e d   r e g io n s )   a n d   m ag n etic  f ield   lea k ag ( s h o w n   b y   th e   tr an s itio n   f r o m   r ed   to   b lu at  th e d g es  o f     T r a n s m i t t er   C o i l   ( T x ) R e c ei v er   C o i l   ( R x )   T r a n s m i t t e r   C o i l   ( T x ) hi gh e r f i e l i nt e ns i t y R e c ei v er   C o i l   ( R x ) l ow  fi e l i n t e n s i t y Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Po E lec  &   Dr i Sy s t     I SS N:   2088 - 8 6 9 4       Op timiz a tio n   o f res o n a n t c a p a cita n ce   va lu es fo r   h ig h - efficien cy     ( Mu h a mma d   S h a w w a l Mo h a ma d   R a w i )   339   th co ils ) .   T h s p atial  v is u aliz atio n   o f   th f ield   in ten s ity   b et wee n   th T x   an d   R x   co ils   u n d er s co r es  r eg io n s   o f   o p tim al  co u p lin g   an d   ar ea s   wh er f ield   lea k ag c o u ld   lead   to   e n er g y   lo s s es.  B y   id en t if y in g   th ese  lea k ag e   r eg io n s ,   th e   s y s tem   d esig n   ca n   b r e f in ed   to   m i n im ize  in ef f icien cies a n d   en h an ce   p o wer   tr a n s f er   p er f o r m a n ce .           Fig u r 5 .   Ma g n etic  f ield   at  r ec eiv er   co il  ( R x )           Fig u r 6 .   C o m b i n atio n   m a g n et ic  f ield   at  p air   o f   tr an s m itter s   ( T x )   an d   r ec eiv er   ( R x )   at  W PT  s y s tem   u s in g   co il  with o u t f er r ite  o r   ca s in g       3 . 2 .   Co up lin g   s t re ng t h a nd   o ptim iza t io n o f   ma g net ic  f iel ds   T h co u p lin g   s tr en g t h   b etwe en   th T x   a n d   R x   c o ils   is   cr itical  d eter m in an o f   en er g y   tr an s f er   ef f icien cy   in   th W PT  s y s tem .   Ma g n etic  f ield   leak a g e,   wh ic h   o cc u r s   wh en   th f ield   ex ten d s   o u ts id th in ten d ed   co u p lin g   r eg io n ,   c o n tr ib u tes to   en er g y   lo s s es a n d   r e d u ce s   o v er all  s y s tem   p er f o r m an ce .   Fig u r es 4 - 6   u n d er s co r e   th im p o r tan ce   o f   a d d r ess in g   t h ese  leak ag ar ea s   to   o p tim ize   co u p lin g   s tr en g th   a n d   im p r o v ef f icien cy .   T h r o u g h   C ST  s im u latio n s ,   th is   r esear ch   id en tifie s   o p tim al  r es o n an ca p ac itan ce   v alu es  f o r   t h p ar allel  ca p ac ito r   ( C p )   an d   s er ies  ca p ac ito r   ( C s ) .   B y   s y s tem atica lly   v ar y in g   th ese  v alu es,  th s tu d y   s ee k s   to   m in im ize  m ag n etic  f ield   leak a g wh ile  m ax im izin g   p o w er   tr an s f er   ef f icien cy .   T h iter ativ p ar am etr ic  s tu d y   en ab les  th e   id en tific atio n   o f   ca p ac itan ce   s ettin g s   th at  alig n   th s y s tem ' s   r eso n an f r e q u en c y   with   th o p er atin g   f r e q u en cy ,   en s u r in g   s tr o n g   co u p lin g ,   an d   r ed u ce d   e n er g y   lo s s es.   T h in s ig h ts   g ain ed   f r o m   th m ag n etic  f ield   d is tr ib u tio n   v is u aliza tio n s   an d   p ar am etr ic  o p t im izatio n   estab lis h   r o b u s f o u n d atio n   f o r   d esig n in g   ef f icien W PT  s y s tem s .   T h p r o p o s ed   ap p r o a ch   co n tr ib u tes  to   d ee p er   u n d er s tan d in g   o f   m a g n etic  f ield   in ter ac tio n s   in   UW PT  s y s tem s ,   p av in g   th way   f o r   en h a n ce d   p er f o r m an ce   in   r ea l - wo r ld   ap p licatio n s .       4.   RE SU L T S AN D I SCU SS I O N   T h is   s ec tio n   p r esen ts   th s im u latio n   r esu lts   o b tain ed   u s in g   C ST  s o f twar to   o p tim iz th W PT  s y s tem ' s   p er f o r m an ce   b y   tu n in g   th r eso n an ca p ac itan ce   v al u es  ( C p   an d   C s ) .   Fig u r es   7 - 10   an d   T ab le  2   p r o v i d co m p r eh en s iv e   an aly s is   o f   t h im p r o v em e n ts   in   S - p ar am e ter s ,   m ag n etic   f ield   en er g y   tr a n s f er   ef f icien cy ,   an d   o v er all  s y s tem   p er f o r m an ce   b ef o r an d   af ter   t u n in g .     4 . 1 .   S - pa r a m et er   a na ly s is   Fig u r 7   illu s tr ates  th S - p a r a m eter   r esu lts   b ef o r e   tu n in g   f o r   th T x   an d   R x   co il  p air   with o u f er r ite  o r   ca s in g .   T h e   S2 1   p ar am eter   ( b l u cu r v e)   r ep r esen ts   th e   f o r wa r d   tr an s m is s io n   co e f f icien t,  i n d icatin g   th e   p o wer   tr an s f er r ed   f r o m   t h T x   to   t h R x   co il,  wh ile  th e   S2 2   p a r a m eter   ( r ed   c u r v e )   r ep r esen ts   th in p u r ef lectio n   co ef f icien t,  i n d icatin g   th p o wer   r ef lecte d   b ac k   to   th T x   c o il.  B ef o r t u n in g ,   th e   S2 1   v al u is   r elativ ely   lo w,   in d icatin g   s u b o p tim al  p o wer   t r an s f er ,   an d   th e   S2 2   v alu is   h ig h ,   s ig n if y i n g   s ig n if ica n t r ef l ec tio n   lo s s es.  T h ese  r esu lts   h ig h lig h t th in e f f icien cy   o f   th e   s y s tem   d u to   p o o r   r eso n an ce   an d   im p ed a n ce   m is m atch .     l ow  f i e l d   i n t e n s i t y hi ghe fi e l i n t e n s i t y T r a n s m i t t er   C o i l   ( T x ) R e c e i v e r   C o i l   ( R x ) m a gn e t i c  fi e l ds   l e a ka ge   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 6 9 4   I n t J Po E lec  &   Dr i Sy s t Vo l.  1 6 ,   No .   1 Ma r c h   20 2 5 :   335 - 343   340   Fig u r 8   p r esen ts   th S - p ar a m e ter   r esu lts   af ter   tu n in g ,   ag ai n   with o u f er r ite  o r   ca s in g .   Af ter   o p tim izin g   th ca p ac itan ce   v al u es,  th S2 1   v alu im p r o v es  s ig n if ican tly ,   ap p r o a ch in g   0   d B ,   wh ic h   r ef le cts  ex ce llen p o wer   tr an s f er   ef f icien c y .   Simu ltan eo u s ly ,   th S2 2   v al u d ec r e ases   m ar k ed ly ,   in d icatin g   en h an ce d   im p ed an ce   m atch in g   an d   r e d u ce d   r e f lectio n   lo s s es.  T h tu n in g   p r o ce s s   ad ju s ts   th r eso n an f r eq u en cy   to   3 8 . 1   k Hz,   alig n i n g   th s y s tem   co m p o n en ts   an d   e n h an cin g   o v er all  p e r f o r m an ce .           Fig u r 7 .   S - p a r am eter   r esu lts   b ef o r t u n with o u f er r ite  o r   ca s in g   f o r   p air   o f   tr an s m itter s   ( T x )   an d   r ec eiv e r   ( R x )   at  W PT           Fig u r 8 .   S - p a r am eter   r esu lts   af ter   tu n with o u t f er r ite  o r   ca s in g   f o r   p air   o f   tr an s m itter s   ( T x )   an d   r ec eiv e r   ( R x )   at  W PT       4 . 2 .   M a g net ic  f ield e nerg y   t ra ns f er   ef f iciency   Fig u r 9   s h o ws th m ag n etic  f ield   en er g y   tr a n s f er   ef f icien cy   f r o m   t h T x   to   th R x   co il b e f o r tu n in g   as  f u n ctio n   o f   f r eq u en cy .   T h e   m ax im u m   ef f icien cy   o b s er v e d   is   ap p r o x im ately   7 0 . 1 0 %   at  ar o u n d   4 4   k Hz.   T h is   s u b o p tim al  ef f icien c y   in d icate s   s u b s tan tial  p o wer   lo s s es  d u to   t h in itial  ca p ac itan c v alu es  an d   p o o r   im p ed an ce   m atc h in g   in   th s y s tem .   Fig u r 1 0   illu s tr ates  th ef f icien cy   r esu lts   af ter   tu n in g .   T h o p tim ized   ca p ac itan ce   v alu es  r ea lig n   th r eso n an f r e q u en c y   to   3 8 . 1   k Hz,   r esu ltin g   in   a   d r am atic  ef f icien cy   in c r ea s to   9 9 . 0 9 %.  T h is   s ig n if ican t   im p r o v em e n d e m o n s tr ates  th ef f ec tiv en ess   o f   tu n i n g   i n   ac h iev in g   b etter   r eso n an ce   a n d   im p ed an ce   m atch in g .   T h s h ar p   co n tr ast  b etwe en   Fi g u r es  9   an d   1 0   u n d er s co r es  th cr itical  r o le  o f   p r ec is ca p ac itan ce   o p tim izatio n   in   m in im izin g   e n er g y   lo s s es a n d   m ax im izin g   p o wer   tr an s f er   ef f icien cy .           Fig u r 9 .   E f f icien cy   r esu lt o f   m ag n etic  f ield   e n er g y   tr an s f er   f r o m   tr a n s m itter   ( T x )   an d   r ec eiv e r   ( R x )   b e f o r t u n e       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Po E lec  &   Dr i Sy s t     I SS N:   2088 - 8 6 9 4       Op timiz a tio n   o f res o n a n t c a p a cita n ce   va lu es fo r   h ig h - efficien cy     ( Mu h a mma d   S h a w w a l Mo h a ma d   R a w i )   341       Fig u r 1 0 .   E f f icien c y   r esu lts   m ag n etic  f ield   e n er g y   tr an s f er   f r o m   tr a n s m itter   ( T x )   an d   r ec eiv e r   ( R x )   af ter   tu n e       4 . 3 .   Co m pa ra t iv a na ly s is   o f   s y s t em   pa ra m et er s   T ab le  2   p r o v i d es  d etailed   co m p ar is o n   o f   th k ey   s y s tem   p ar am eter s ,   in clu d in g   ca p ac itan ce   v alu es  ( C s 1 ,   C p 1 ,   C p 2 ) ,   r eso n an f r eq u en cy ,   an d   ef f icien cy   ( η ) ,   b o th   b ef o r an d   af ter   th tu n in g   p r o ce s s .   B ef o r e   tu n in g ,   th s y s tem   ex h ib ited   s u b o p tim al  p er f o r m a n ce   with   ca p ac itan ce   v alu es  o f   C s 1   1 6 8   n F,  C p 1   1 4 5   n F,   an d   C p 2   2 2 4   n F.  T h ese  i n itial setti n g s   co r r esp o n d ed   to   a   r eso n an t f r e q u en c y   o f   4 4   k Hz,   y ield in g   a   r elativ ely   lo ef f icien cy   o f   7 0 . 1 0 %.  T h is   in ef f icien cy   was  p r im ar il y   attr ib u ted   to   p o o r   im p ed a n ce   m atch in g   an d   in ad eq u ate   r eso n an ce   alig n m e n b etwe en   th tr a n s m itter   ( T x )   an d   r ec eiv er   ( R x )   c o ils ,   r esu ltin g   in   s ig n if ican t   en er g y   l o s s es.   Af ter   tu n in g ,   f o llo win g   th o p t im izatio n   p r o ce s s ,   th ca p ac ita n ce   v alu es  wer e   f in e - t u n ed   to   C s 1   2 2 0   n F,  C p 1   =   1 6 2 . 8   n F,   an d   C p 2   =   2 0 0   n F.   T h ese   ad ju s tm e n ts   s h if ted   th e   r eso n a n f r eq u en cy   to   3 8 . 1   k Hz,   ac h iev in g   a   d r a m atic  ef f icien c y   im p r o v em e n to   9 9 . 0 9 %.  T h i s   s ig n if ican en h a n ce m en r ef l ec ts   th cr itical  r o le   o f   ca p ac itan ce   tu n in g   in   ac h iev in g   p r ec is r eso n a n ce   an d   m in im izin g   r ef lectio n   lo s s es,  en ab lin g   n ea r - p er f ec t   en er g y   t r an s f er   b etwe en   th T x   an d   R x   c o ils .   T h o p tim izatio n   p r o ce s s   d em o n s tr ates  s u b s tan tial  leap   in   s y s tem   p er f o r m a n ce ,   tr an s itio n i n g   f r o m   a   m o d er ate  e f f icien cy   lev el  to   n ea r - id ea e n er g y   tr an s f e r .   T h ese  r esu lts   u n d er s co r e   th p iv o tal  im p o r ta n ce   o f   alig n in g   r eso n an f r eq u e n cy   w ith   o p er atin g   co n d itio n s   to   m it ig ate  in ef f icien cies,  im p r o v p o wer   co u p lin g ,   a n d   m ax im ize  o v e r all  s y s tem   p er f o r m an ce .   T h is   co m p ar ativ an aly s is   h ig h lig h ts   th tr an s f o r m ativ im p ac o f   p r ec is ca p ac itan ce   t u n in g ,   p r o v id in g   s tr o n g   f o u n d atio n   f o r   f u t u r a d v an ce m e n ts   in   h ig h - ef f icien cy   wir eless   p o wer   tr an s f er   s y s tem s .       T ab le  2 .   Op tim al  ef f icien cy ,   f r eq u en cy ,   an d   ca p ac itiv r esu lt   u s in g   C ST   C a p a c i t i v e   B e f o r e   t u n e   A f t e r   t u n e   C s1   1 6 8 n F   2 2 0 n F   C p 1   1 4 5 n F   1 6 2 . 8 n F   C p 2   2 2 4 n F   2 0 0 n F   F r e q u e n c y   4 4 K h z   3 8 . 1 K h z   η   7 0 . 1 0 %   9 9 . 0 9 %       4 . 4 .   Dis cus s io n   T h s im u latio n   r esu lts   d em o n s tr ate  th p r o f o u n d   im p a ct  o f   ca p ac itan ce   o p tim izatio n   o n   th e   p er f o r m an ce   o f   W PT  s y s tem s .   T h im p r o v ed   S - p a r am eter s   an d   m ag n etic  f ield   en er g y   tr an s f er   ef f icien cy   af ter   tu n in g   c o n f ir m   th at  p r ec is p ar am eter   a d ju s tm en ts   ca n   s i g n if ican tly   e n h an ce   p o we r   tr an s f er   ca p ab ilit ies.  Ach iev in g   an   ef f icien cy   o f   9 9 . 0 9 u n d er s co r es   th p o ten tial  o f   r eso n an t   in d u ctiv e   co u p lin g   f o r   h ig h - ef f icien cy   wir eless   en er g y   tr an s f er .   T h e s e   f i n d i n g s   e m p h a s iz e   t h n e c e s s i t y   o f   d e ta i l e d   p a r a m et r i c   s t u d i es   t o   i d e n ti f y   o p t i m a l   s y s t e m   c o n f i g u r a t i o n s .   B y   s y s t e m a t i c al l y   v a r y i n g   c a p a ci t a n c e   v al u e s ,   t h i s   s t u d y   h i g h li g h t s   t h e   i m p o r ta n c e   o f   a l i g n i n g   t h s y s te m ' s   r e s o n a n t   f r e q u e n c y   wit h   i ts   o p e r a t i n g   f r e q u e n c y   t o   m in i m i z e   e n e r g y   l o s s es   a n d   i m p r o v e   c o u p l i n g .   F u t u r w o r k   s h o u l d   i n c l u d e   e x p e r i m e n t a l   v a l i d a ti o n   o f   t h e s e   r e s u l ts   to   c o n f i r m   t h e i r   a p p l i c a b i l i t y   i n   r e a l - w o r l d   s c e n a r i o s   a n d   e x t e n d   t h e   s t u d y   t o   i n c l u d v a r i a t i o n s   i n   l o a d   c o n d i t i o n s ,   co i l   c o n f i g u r a t i o n s ,   a n d   e n v i r o n m e n t a l   f a c t o r s .       5.   CO NCLU SI O N   T h is   s tu d y   s u cc ess f u lly   d em o n s tr ates  th o p tim izatio n   o f   r e s o n an ca p ac itan ce   v alu es  f o r   ac h iev in g   h ig h - ef f icien cy   UW PT  s y s tem s   u s in g   C ST  s o f twar e.   B y   s y s tem atica lly   v ar y in g   th ca p ac itan ce   v alu es  o f   th e   p ar allel  ca p ac ito r   ( C p )   an d   s e r ies  ca p ac ito r   ( C s ) ,   th p o wer   tr an s f er   ef f icien cy   im p r o v e d   s ig n if ican tly   f r o m   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 6 9 4   I n t J Po E lec  &   Dr i Sy s t Vo l.  1 6 ,   No .   1 Ma r c h   20 2 5 :   335 - 343   342   7 0 . 1 0 %   b e f o r tu n in g   to   a n   i m p r ess iv e   9 9 . 0 9 %   af ter   tu n in g .   T h o p tim al  ca p ac itan ce   v a lu es  id en tifie d   wer e   C s 1   2 2 0   n F,  C p 1   1 6 2 . 8   n F,  an d   C p 2   2 0 0   n F,  wh ich   alig n ed   th r eso n an f r e q u en c y   to   3 8 . 1   k Hz,   en s u r in g   o p tim al  s y s tem   p er f o r m an ce .   T h d etailed   an aly s is   o f   S - p ar am eter s   an d   m a g n etic  f ie ld   en er g y   tr an s f er   ef f icien cy   p r o v id ed   cr itical  i n s ig h ts   in to   th e   d esig n   an d   o p tim izatio n   o f   r eso n an ca p a citan ce   v alu es.  T h o b s er v ed   im p r o v em en t   in   t h e   S2 1   p ar a m eter   ( f o r war d   tr a n s m is s io n   co ef f icien t)   an d   th r ed u ct io n   in   th e   S2 2   p ar am eter   ( in p u r ef lectio n   c o ef f icien t)   af ter   tu n in g   c o n f i r m   m o r ef f icien p o wer   tr a n s f er   an d   en h an ce d   im p ed an ce   m atch in g .   T h ese  en h an ce m e n ts   ar ess en tial  f o r   ac h ie v in g   h ig h - ef f icien c y   UW PT  s y s tem s ,   as   r ef lecte d   in   th s ig n if ican in cr ea s in   p o wer   tr an s f er   ef f icien cy .   T h is   r esear ch   u n d e r s co r es  th ef f ec tiv en ess   o f   u s in g   C ST  s o f twar f o r   s im u latin g   an d   o p tim izin g   W PT  s y s tem s .   T h ab ilit y   to   ac cu r ately   m o d el  an d   an aly ze   th s y s tem 's  elec tr o m ag n etic  b eh av io r   e n ab led   t h id en tific atio n   o f   o p t im al  ca p ac itan ce   v alu es,  m ax im izin g   p o wer   tr an s f er   e f f icien cy   wh i le  p r o v id in g   v alu a b le  in s ig h ts   in to   m ag n etic  f ield   in te r ac tio n s   an d   th f ac to r s   in f lu en cin g   s y s tem   p er f o r m an ce .   Fu tu r r esear ch   s h o u ld   f o cu s   o n   ex p er im en tal  v alid atio n   o f   th p r o p o s ed   o p tim izatio n   m eth o d   to   v e r if y   th s im u latio n   r esu lts   in   p r ac t ical  ap p licatio n s .   Ad d itio n ally ,   th im p ac t   o f   v ar io u s   f ac to r s ,   s u ch   as  d if f er e n co il  g eo m etr ies,  m ater ials ,   an d   en v ir o n m en tal  co n d itio n s ,   o n   W PT  ef f icien cy   war r an ts   f u r th er   in v e s tig atio n .   T h in teg r atio n   o f   f e r r ite  m at er ials   an d   ca s in g   in to   th s y s tem   d esig n   o f f e r s   p r o m is in g   a v en u es  f o r   r ed u ci n g   m ag n etic  f ield   leak a g an d   f u r th er   en h a n cin g   s y s tem   p e r f o r m an ce .   T h o p tim ized   UW PT  s y s tem   h as  p o ten tial  ap p licatio n s   in   d iv er s d o m ain s ,   in clu d in g   elec t r ic  v eh icle   ch ar g in g ,   co n s u m er   elec tr o n ic s ,   an d   m ed ical  d ev ices.  B y   ac h iev in g   h ig h - ef f icie n cy   wir ele s s   p o wer   tr an s f er ,   th p r o p o s ed   m eth o d   c o n tr ib u tes  to   th d ev elo p m e n o f   m o r r eliab le  a n d   e n er g y - ef f i cien wir eless   p o wer   s o lu tio n s .   T h ese  f in d in g s   ad d r ess   th g r o win g   d em a n d   f o r   a d v an ce d   W PT  tech n o lo g ies  a n d   d em o n s tr ate  th e   p r ac tical  v iab ilit y   o f   UW PT  s y s tem s   in   r ea l - wo r ld   ap p licati o n s .   T h is   s tu d y   m ak es a   s ig n if ican t c o n tr ib u tio n   to   th f ield   o f   W PT  b y   p r o v id i n g   r o b u s m eth o d o l o g y   f o r   o p tim izin g   r eso n an ca p ac itan c v alu es.  T h r esu lts   p av th way   f o r   m o r e   ef f icie n an d   ef f ec tiv UW PT  s y s te m s ,   u ltima tely   ad v an ci n g   th d ev elo p m e n o f   h ig h - p er f o r m an ce   wir eless   p o wer   tr an s f er   tech n o l o g ies an d   f o s ter in g   i n n o v atio n s   in   e n er g y   d eliv er y   s y s tem s .       ACK NO WL E DG E M E NT S   T h au th o r s   g r atef u lly   ac k n o wled g th e   f ac ilit y   s u p p o r t   p r o v id ed   b y   th e   Sch o o l   o f   E lectr ical   E n g in ee r in g ,   C o lleg e   o f   E n g in ee r in g ,   Un iv er s iti  T ek n o lo g i   MA R ( UiT M) .   T h is   s u p p o r t w as  in s tr u m en tal  in   th s u cc ess f u l c o m p letio n   o f   t h is   r esear ch .       RE F E R E NC E S   [ 1 ]   D .   K ü r sch n e r ,   C .   R a t h g e ,   a n d   U .   J u m a r ,   D e s i g n   me t h o d o l o g y   f o r   h i g h   e f f i c i e n t   i n d u c t i v e   p o w e r   t r a n sf e r   s y st e ms  w i t h   h i g h   c o i l   p o s i t i o n i n g   f l e x i b i l i t y ,   I EEE  T r a n s a c t i o n o n   I n d u st r i a l   E l e c t r o n i c s ,   v o l .   6 0 ,   n o .   1 ,   p p .   3 7 2 3 8 1 ,   2 0 1 3 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / TI E. 2 0 1 1 . 2 1 8 1 1 3 4 .   [ 2 ]   H .   D a i ,   Y .   L i u ,   G .   C h e n ,   X .   W u ,   a n d   T.   H e ,   S a f e   C h a r g i n g   f o r   w i r e l e ss  p o w e r   t r a n sf e r ,   i n   Pr o c e e d i n g -   I EEE  I N FO C O M ,   2 0 1 4 ,   p p .   1 1 0 5 1 1 1 3 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / I N F O C O M . 2 0 1 4 . 6 8 4 8 0 4 1 .   [ 3 ]   H .   Zh e n g ,   Z .   W a n g ,   Y .   L i ,   a n d   P .   D e n g ,   D a t a   t r a n sm i ss i o n   t h r o u g h   e n e r g y   c o i l   o f   w i r e l e ss  p o w e r   t r a n sf e r   sy s t e m,”   2 0 1 7   I EEE   PELS   W o rks h o p   o n   Em e rg i n g   T e c h n o l o g i e s:   W i re l e ss   P o w e r Tra n s f e r,   W o 2 0 1 7 ,   2 0 1 7 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / W o W . 2 0 1 7 . 7 9 5 9 3 7 3 .   [ 4 ]   I .   O k a si l i ,   A .   E l k h a t e b ,   a n d   T.   Li t t l e r ,   A   R e v i e w   o f   W i r e l e ss  P o w e r   Tr a n sf e r   S y s t e ms  f o r   E l e c t r i c   V e h i c l e   B a t t e r y   C h a r g i n g   w i t h   a   F o c u s   o n   I n d u c t i v e   C o u p l i n g ,   E l e c t ro n i c s   ( S w i t zer l a n d ) ,   v o l .   1 1 ,   n o .   9 ,   2 0 2 2 ,   d o i :   1 0 . 3 3 9 0 / e l e c t r o n i c s 1 1 0 9 1 3 5 5 .   [ 5 ]   C .   R o n g   e t   a l . ,   O m n i d i r e c t i o n a l   F r e e - D e g r e e   W i r e l e ss  P o w e r   Tr a n sf e r   S y st e B a s e d   o n   M a g n e t i c   D i p o l e   C o i l f o r   M u l t i p l e   R e c e i v e r s,   I E EE  A c c e ss ,   v o l .   9 ,   p p .   8 1 5 8 8 8 1 6 0 0 ,   2 0 2 1 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / A C C ESS . 2 0 2 1 . 3 0 8 5 3 0 7 .   [ 6 ]   S .   Jo ,   C .   S .   S h i n ,   a n d   D .   H .   K i m ,   N o v e l   D e s i g n   M e t h o d   i n   W i r e l e ss  C h a r g e r   f o r   S S   To p o l o g y   w i t h   C u r r e n t / V o l t a g e   S e l f - L i mi t a t i o n   F u n c t i o n ,   A p p l i e d   S c i e n c e s   ( S w i t zer l a n d ) ,   v o l .   1 3 ,   n o .   3 ,   2 0 2 3 ,   d o i :   1 0 . 3 3 9 0 / a p p 1 3 0 3 1 4 8 8 .   [ 7 ]   S .   Z h a n g ,   C .   W a n g ,   a n d   D .   C h e n ,   A   S i n g l e - S t a g e   W i r e l e ss   P o w e r   Tr a n sf e r   C o n v e r t e r   W i t h   H y b r i d   C o m p e n sa t i o n   T o p o l o g y   i n   A C   I n p u t ,   I E EE  T r a n sa c t i o n o n   V e h i c u l a r Te c h n o l o g y ,   v o l .   7 1 ,   n o .   8 ,   p p .   8 2 6 6 8 2 7 9 ,   2 0 2 2 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / TV T. 2 0 2 2 . 3 1 7 2 3 6 3 .   [ 8 ]   M .   A .   A mi n u d i n ,   R .   B a h a r o m ,   a n d   N .   H a sh i m,  C o m p u t e r   S i m u l a t i o n   M o d e l   o f   H i g h   Ef f i c i e n c y   W i r e l e ss  D C   P o w e r   S u p p l y ,   I n t e r n a t i o n a l   J o u r n a l   o f   E n g i n e e r i n g   & Tec h n o l o g y ,   v o l .   8 ,   p p .   1 7 8 1 8 3 ,   2 0 1 9 .   [ 9 ]   A .   S a g a r   e t   a l . ,   A   C o m p r e h e n si v e   R e v i e w   o f   t h e   R e c e n t   D e v e l o p me n t   o f   W i r e l e ss  P o w e r   Tr a n sf e r   Te c h n o l o g i e f o r   El e c t r i c   V e h i c l e   C h a r g i n g   S y st e ms,   I EE A c c e ss ,   v o l .   1 1 ,   p p .   8 3 7 0 3 8 3 7 5 1 ,   2 0 2 3 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / A C C ESS . 2 0 2 3 . 3 3 0 0 4 7 5 .   [ 1 0 ]   A .   A l sh a r i f ,   T.   C .   W e i ,   R .   A y o p ,   K .   Y .   La u ,   a n d   A .   L.   B u k a r ,   A   R e v i e w   o f   t h e   S mart  G r i d   C o mm u n i c a t i o n   Te c h n o l o g i e i n   C o n t a c t l e ss  C h a r g i n g   w i t h   V e h i c l e   t o   G r i d   I n t e g r a t i o n   Te c h n o l o g y ,   J o u r n a l   o f   I n t e g r a t e d   a n d   Ad v a n c e d   E n g i n e e ri n g   ( J I AE) ,   v o l .   1 ,   n o .   1 ,   p p .   1 1 2 0 ,   2 0 2 1 ,   d o i :   1 0 . 5 1 6 6 2 / j i a e . v 1 i 1 . 8 .   [ 1 1 ]   A .   K u r s ,   A .   K a r a l i s,   R .   M o f f a t t ,   J.   D .   J o a n n o p o u l o s ,   P .   F i s h e r ,   a n d   M .   S o l j a č i ć ,   W i r e l e ss   p o w e r   t r a n sf e r   v i a   s t r o n g l y   c o u p l e mag n e t i c   r e s o n a n c e s,”   S c i e n c e ,   v o l .   3 1 7 ,   n o .   5 8 3 4 ,   p p .   8 3 8 6 ,   2 0 0 7 ,   d o i :   1 0 . 1 1 2 6 / sci e n c e . 1 1 4 3 2 5 4 .   [ 1 2 ]   H .   Li   a n d   M .   F u ,   E v a l u a t i o n   a n d   S u p p r e ss i o n   o f   H i g h - F r e q u e n c y   R a d i a t e d   E M I   i n   I n d u c t i v e   P o w e r   Tr a n sf e r   S y st e m,”   I EEE   T ra n s a c t i o n o n   P o w e r E l e c t r o n i c s ,   v o l .   3 9 ,   n o .   7 ,   p p .   8 9 9 8 9 0 0 6 ,   2 0 2 4 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / TP EL. 2 0 2 4 . 3 3 8 8 5 7 3 .   [ 1 3 ]   S .   Li   a n d   C .   C .   M i ,   W i r e l e ss   P o w e r   Tr a n sf e r   f o r   El e c t r i c   V e h i c l e   A p p l i c a t i o n s,   I EE J o u rn a l   o f   Em e r g i n g   a n d   S e l e c t e d   T o p i c s   i n   Po w e r   El e c t ro n i c s ,   v o l .   3 ,   n o .   1 ,   p p .   4 1 7 ,   M a r .   2 0 1 5 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / J EST P E. 2 0 1 4 . 2 3 1 9 4 5 3 .   [ 1 4 ]   D .   A h n ,   Tr a n sm i t t e r   C o i l   R e s o n a n t   F r e q u e n c y   S e l e c t i o n   f o r   W i r e l e ss P o w e r   Tr a n sf e r ,   I EEE   T ra n s a c t i o n o n   P o w e El e c t ro n i c s v o l .   3 3 ,   n o .   6 ,   p p .   5 0 2 9 5 0 4 1 ,   2 0 1 8 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / TPEL . 2 0 1 7 . 2 7 3 0 9 2 4 .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Po E lec  &   Dr i Sy s t     I SS N:   2088 - 8 6 9 4       Op timiz a tio n   o f res o n a n t c a p a cita n ce   va lu es fo r   h ig h - efficien cy     ( Mu h a mma d   S h a w w a l Mo h a ma d   R a w i )   343   [ 1 5 ]   S .   V i q a r ,   A .   A h ma d ,   S .   K i r m a n i ,   Y .   R a f a t ,   M .   R .   H u ss a n ,   a n d   M .   S .   A l a m,   M o d e l l i n g ,   s i m u l a t i o n   a n d   h a r d w a r e   a n a l y si s   o f   mi sa l i g n me n t   a n d   c o mp e n s a t i o n   t o p o l o g i e s   o f   w i r e l e ss   p o w e r   t r a n sf e r   f o r   e l e c t r i c   v e h i c l e   c h a r g i n g   a p p l i c a t i o n ,   S u st a i n a b l e   En e r g y ,   G r i d s   a n d   N e t w o rks ,   v o l .   3 8 ,   2 0 2 4 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . se g a n . 2 0 2 4 . 1 0 1 2 8 5 .   [ 1 6 ]   T.   C .   B e h ,   T.   I mu r a ,   M .   K a t o ,   a n d   Y .   H o r i ,   B a si c   s t u d y   o f   i mp r o v i n g   e f f i c i e n c y   o f   w i r e l e ss  p o w e r   t r a n sf e r   v i a   m a g n e t i c   r e s o n a n c e   c o u p l i n g   b a s e d   o n   i mp e d a n c e   ma t c h i n g ,   I E EE  I n t e rn a t i o n a l   S y m p o s i u m   o n   I n d u s t ri a l   E l e c t r o n i c s ,   p p .   2 0 1 1 2 0 1 6 ,   2 0 1 0 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / I S I E. 2 0 1 0 . 5 6 3 7 4 8 4 .   [ 1 7 ]   A .   M .   S .   T e k a n y i ,   E .   C .   F r a n c i s ,   a n d   A mi n u   M u h a mm a d   A b b a ,   D e v e l o p me n t   o f   a n   Ef f i c i e n t   W i r e l e ss  P o w e r   Tr a n sf e r   a n d   C h a r g i n g   S y st e m (5 0 0 M h z 9 0 0 M h z ) ,   Z a ri a   J o u r n a l   o f   E l e c t r i c a l   En g i n e e r i n g   T e c h n o l o g y ,   v o l .   8 ,   n o .   2 ,   2 0 1 9 .   [ 1 8 ]   M .   K .   H a mz a h ,   M .   F .   S a i d o n ,   a n d   S .   Z.   M .   N o o r ,   A p p l i c a t i o n   o f   s i n g l e   p h a se  ma t r i x   c o n v e r t e r   t o p o l o g y   i n   u n i n t e r r u p t i b l e   p o w e su p p l y   c i r c u i t   i n c o r p o r a t i n g   u n i t y   p o w e r   f a c t o r   c o n t r o l ,   i n   2 0 0 6   1 s t   I EE C o n f e re n c e   o n   I n d u st r i a l   El e c t r o n i c s a n d   Ap p l i c a t i o n s 2 0 0 6 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / I C I EA . 2 0 0 6 . 2 5 7 1 8 9 .   [ 1 9 ]   R .   B a h a r o m,   M .   S .   M o h a m a d   R a w i ,   a n d   N .   F a r a h a i d a   A b d   R a h m a n ,   U n i n t e r r u p t i b l e   p o w e r   s u p p l y   e m p l o y i n g   si n g l e - p h a se   ma t r i x   c o n v e r t e r   t o p o l o g y ,   PE C o n   2 0 2 0   -   2 0 2 0   I E EE  I n t e r n a t i o n a l   C o n f e re n c e   o n   Po w e a n d   En e rg y ,   p p .   1 9 2 3 ,   2 0 2 0 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / P E C o n 4 8 9 4 2 . 2 0 2 0 . 9 3 1 4 5 2 8 .   [ 2 0 ]   M .   S .   M o h a ma d   R a w i ,   R .   B a h a r o m ,   a n d   N .   H .   A b d u l l a h ,   S i m u l a t i o n   m o d e l   o f   u n i t y   p o w e r   f a c t o r   u n i n t e r r u p t i b l e   p o w e r   s u p p l y   t o p o l o g y   u s i n g   si n g l e - p h a se   ma t r i x   c o n v e r t e r ,   I n t e rn a t i o n a l   J o u rn a l   o f   P o w e E l e c t r o n i c a n d   D ri v e   S y s t e m s   ( I J PED S ,   v o l .   1 3 ,   n o .   2 ,   p p .   9 6 9 9 7 9 ,   2 0 2 2 ,   d o i :   1 0 . 1 1 5 9 1 / i j e d s. v 1 3 . i 2 . p p 9 6 9 - 9 6 7 .   [ 2 1 ]   M .   S .   M .   R a w i ,   R .   B a h a r o m ,   a n d   M .   A .   M .   R a d z i ,   S i m u l a t i o n   M o d e l   o f   U n   i n t e r r u p t i b l e   W i r e l e ss  P o w e r   S u p p l y   B a se d   o n   S i n g l e - P h a se   M a t r i x   C o n v e r t e r   w i t h   A c t i v e   P o w e r   F i l t e r   F u n c t i o n a l i t y ,   i n   I E AC o n   2 0 2 3   -   2 0 2 3   I EE I n d u s t ri a l   El e c t ro n i c s   a n d   Ap p l i c a t i o n C o n f e re n c e ,   2 0 2 3 ,   p p .   1 5 7 1 6 2 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / I EA C o n 5 7 6 8 3 . 2 0 2 3 . 1 0 3 7 0 2 7 2 .   [ 2 2 ]   C o mp u t e r   S i mu l a t i o n   Te c h n o l o g y - C S T,   1 9 9 2 .   [ O n l i n e ] .   A v a i l a b l e :   h t t p s : / / w w w . 3 d s . c o m/ p r o d u c t s/ s i mu l i a / c st - st u d i o - s u i t e   [ 2 3 ]   A .   K .   B a n d y o p a d h y a y ,   A n a l y si o f   C o m p l e x   Mi c ro w a v e   S t ru c t u res  U s i n g   S u i t a b l e   C o m p u t a t i o n a l   E l e c t r o m a g n e t i c   T e c h n i q u e s 2 0 0 7 .   [ O n l i n e ] .   A v a i l a b l e :   h t t p s : / / b o o k s. g o o g l e . c o . i d / b o o k s? i d = i b K n j g EA C A A J   [ 2 4 ]   M .   S .   A r a n i ,   R .   S h a h i d i ,   a n d   L .   Z h a n g ,   A   S t a t e - of - t h e - A r t   S u r v e y   o n   A d v a n c e d   El e c t r o m a g n e t i c   D e s i g n :   A   M a c h i n e - Le a r n i n g   P e r sp e c t i v e ,   I EEE  O p e n   J o u r n a l   o f   A n t e n n a a n d   Pro p a g a t i o n ,   v o l .   5 ,   n o .   4 ,   p p .   1 0 7 7 1 0 9 4 ,   2 0 2 4 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / O JA P . 2 0 2 4 . 3 4 1 2 6 0 9 .   [ 2 5 ]   G .   A n t o n i n i ,   D .   R o m a n o ,   a n d   L .   L o m b a r d i ,   E d s.,   C o m p u t a t i o n a l   E l e c t r o m a g n e t i c f o r   I n d u st r i a l   Ap p l i c a t i o n s .   M D P I ,   2 0 2 3 .   d o i :   1 0 . 3 3 9 0 / b o o k s9 7 8 - 3 - 0 3 6 5 - 8 7 3 3 - 2.       B I O G RAP H I E S O F   AUTH O RS       Mu h a m m a d   S h a ww a l   M o h a m a d   Ra wi           is   a   p o st g ra d u a te   stu d e n in   th e   S c h o o o El e c tri c a E n g i n e e rin g ,   Co l leg e   o E n g i n e e rin g ,   Un i v e rsiti   Te k n o l o g i   M ARA ,   M a la y sia   sin c e   2 0 2 0 .   He   is  a   se n io r   a ss ist a n d irec to u n d e th e   De p a rtme n o f   S k i ll De v e l o p m e n t,   M in istr y   o f   Hu m a n   Re so u rc e s.  He   re c e iv e d   a   B. En g .   d e g re e   i n   e lec tri c a e n g in e e rin g   fro m   Un iv e rsiti   Tek n o lo g M ARA ,   M a lay sia ,   in   2 0 0 6 .   He   is  a   stu d e n m e m b e o IEE a n d   a lso   m e m b e o th e   Bo a rd   o E n g in e e r M a lay sia .   His  re se a rc h   in tere sts  in c lu d e   th e   fiel d   o p o we r   e lec tro n ics ,   m o t o d riv e s,   in d u s tri a a p p li c a ti o n s ,   a n d   i n d u strial   e lec tro n ics .   He   c a n   b e   c o n tac ted   a e m a il sw a h n o ry 8 0 @ g m a il . c o m .         Ra h im i   Ba h a r o m           is  a   lec tu re in   th e   S c h o o o f   El e c tri c a En g in e e rin g ,   Co ll e g e   o E n g in e e rin g ,   U n iv e rsit Te k n o l o g i   M ARA ,   M a lay sia   si n c e   2 0 0 9 ;   a n d   He   h a s b e e n   a   se n i o r   lec tu re sin c e   2 0 1 4 .   He   re c e iv e d   th e   B. E n g .   d e g re e   i n   e lec tri c a e n g in e e rin g   a n d   an   M . E n g .   d e g re e   in   p o we e lec tro n ics ,   b o th   fro m   Un i v e rsiti   Tek n o l o g M AR A,  M a lay sia ,   in   2 0 0 3   a n d   2 0 0 8 ,   re sp e c ti v e ly a n d   P h . D.   d e g re e   in   p o we e lec tro n ics   a lso   fr o m   Un i v e rsiti   Tek n o lo g i   M ARA ,   M a lay sia   in   2 0 1 8 .   He   is  a   se n io m e m b e o IEE a n d   a ls o   a   c o rp o ra te  m e m b e o f   th e   Bo a rd   o f   E n g i n e e rs  M a lay sia   a n d   a   m e m b e o f   t h e   M a lay sia   B o a rd   o f   Tec h n o lo g ists.  His   re se a rc h   in tere sts in c lu d e   t h e   fiel d   o p o we e lec tro n ics ,   m o t o d ri v e s,  in d u strial  a p p li c a ti o n s ,   a n d   i n d u strial  e lec tro n ics .   He   c a n   b e   c o n tac ted   a e m a il ra h imi6 5 7 9 @g m a il . c o m .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.