Modeling and controlling a high-power wireless charger using LTspice

Modelado y control de un cargador inalámbrico de alta potencia usando LTspice

Abstract

Este trabajo presenta el desarrollo y la validación a través de simulaciones en LTspice de un sistema de transferencia de energía inalámbrica (WPT) de 1 kW diseñado específicamente para cargar baterías de 48 V en vehículos guiados autónomos (AGVs) industriales. Se implementó una topología de compensación resonante LCC-S en el transmisor, asegurando una impedancia de entrada independiente de la carga, conmutación a voltaje cero (ZVS) y operación estable bajo variaciones de carga y desalineaciones de bobinas. El receptor incorpora un convertidor buck sincrónico con control proporcional-integral (PI) que regula con precisión el voltaje de salida, logrando un rizado inferior al 0,5% y una eficiencia del 92,3%. Los resultados de la simulación demuestran una respuesta transitoria de 2 ms y operación en modo de conducción continua bajo diversas condiciones de carga. El sistema, completamente conforme a la norma SAE J2954, elimina conectores físicos y reduce significativamente los requisitos de mantenimiento en entornos industriales. LTspice permitió un modelado preciso a nivel de circuito, validando con éxito el comportamiento dinámico del sistema bajo condiciones variables y superando las limitaciones de las herramientas de simulación convencionales. Esta solución proporciona un enfoque eficiente, robusto y práctico para aplicaciones industriales de WPT.