Οι αντιστροφείς τάσης πολλαπλών επιπέδων αποτελούν μια ελκυστική επιλογή έναντι των συμβατικών αντιστροφέων δύο επιπέδων, κυρίως σε εφαρμογές όπου απαιτούνται υψηλότερα επίπεδα ισχύος και αξιοποίηση ανεξάρτητων πηγών ενέργειας. Για τον λόγο αυτόν, σκοπός της παρούσας διατριβής είναι η μελέτη της ενσωμάτωσης των πολυεπίπεδων αντιστροφέων σε συστήματα ασύρματης μεταφοράς ισχύος. Τα συστήματα ασύρματης μεταφοράς ισχύος έχουν κεντρίσει το ενδιαφέρον της βιομηχανίας και μπορεί να τα συναντήσει κανείς σε πληθώρα εφαρμογών, με κυριότερη τη φόρτιση ηλεκτρικών συσκευών και ηλεκτρικών οχημάτων. Παρόλα αυτά, τα χαρακτηριστικά τους τα καθιστούν ικανά προς αξιοποίηση και σε άλλες εφαρμογές, όπως είναι για παράδειγμα η διεσπαρμένη παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας.
Η βασική ιδέα είναι η διασύνδεση διάφορων Α.Π.Ε. σε έναν ζυγό Σ.Τ. μέσω του συστήματος ασύρματης μεταφοράς ισχύος. H ανάλυση επικεντρώνεται σε ένα σύστημα ασύρματης μεταφοράς ισχύος με σειράς – σειράς τοπολογία αντιστάθμισης, θεωρώντας ως φορτίο μια πηγή σταθερής τάσης, η οποία αναπαριστά επαρκώς τον ζυγό Σ.Τ. Η ενσωμάτωση αυτού του συστήματος για την ασύρματη μεταφορά ισχύος σε ζυγούς Σ.Τ. προσφέρει υψηλή πυκνότητα ισχύος, γαλβανική απομόνωση και χαμηλό βάρος, λόγω της απουσίας πυρήνων στα συζευγμένα πηνία. Επιπρόσθετα, η μαθηματική ανάλυση που λαμβάνει χώρα στην παρούσα διατριβή, θεωρώντας φορτίο σταθερής συνεχούς τάσης, αναδεικνύει την ικανότητα του συστήματος να συμπεριφέρεται ως μια σταθερή πηγή ισχύος για τον ζυγό Σ.Τ. Αυτή η συμπεριφορά, η οποία είναι σημαντική καθώς συμβάλλει στην ευστάθεια του ζυγού, δε θα μπορούσε να αποδειχθεί με την απλοποιημένη προσέγγιση της πρώτης αρμονικής, η οποία θεωρεί ως φορτίο μια ισοδύναμη αντίσταση.
Η ενσωμάτωση των αντιστροφέων πολλαπλών επιπέδων σε συστήματα ασύρματης μεταφοράς ισχύος επιτρέπει την αύξηση των επιπέδων ισχύος, χωρίς ταυτόχρονη αύξηση της καταπόνησης των ημιαγωγικών διακοπτών ισχύος, γεγονός που συμβάλλει στη μείωση των απωλειών και στην αύξηση της διάρκειας ζωής τους. Επιπρόσθετα, συμβάλλει στην περαιτέρω διείσδυση της διεσπαρμένης παραγωγής στα μικροδίκτυα, αφού μπορούν να αξιοποιηθούν διάφορες ανεξάρτητες πηγές ενέργειας με αποδοτικό τρόπο. Για τον λόγο αυτόν, προτείνεται η Cascaded τοπολογία αντιστροφέα πέντε επιπέδων, η οποία τροφοδοτείται από δύο ανεξάρτητες πηγές τάσης. Οι διατάξεις ασύρματης μεταφοράς ισχύος απαιτούν συχνότητες λειτουργίας άνω των 180 kHz και για τον λόγο αυτόν η τεχνική παλμοδότησης η οποία εφαρμόζεται είναι η τετραγωνικού παλμού, έτσι ώστε η διακοπτική συχνότητα να είναι ίση με τη συχνότητα λειτουργίας. Προς την κατεύθυνση ελαχιστοποίησης των διακοπτικών απωλειών, εφαρμόζεται μια τεχνική μετάβασης των διακοπτών υπό μηδενική τάση.
Το προτεινόμενο σύστημα ασύρματης μεταφοράς ισχύος με τον Cascaded αντιστροφέα πέντε επιπέδων ενσωματώνεται στο ηλεκτρικό σύστημα διανομής ισχύος του πλήρους εξηλεκτρισμένου αεροσκάφους, για την αξιοποίηση των διεσπαρμένων μονάδων παραγωγής και τη διασύνδεσή τους με τους ζυγούς χαμηλής (28 V) και υψηλής (270 V) τάσης του αεροσκάφους.
Τέλος, μετά την παρουσίαση των πειραματικών αποτελεσμάτων και των αποτελεσμάτων προσομοίωσης παρατίθενται τα συμπεράσματα και οι προτάσεις για μελλοντική έρευνα.