Determinação do desempenho de sistemas de transferência de energia sem fio sem medição direta no lado da carga

• Autor(a) principal: Garcia, Lucas Ricken
• Data de Publicação: 2022
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT))
• Texto Completo: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/27872
• topic: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA BIOMEDICA; Transferência de energia sem fio; Indutância; Bobinas; Padrões de desempenho; Indução eletromagnética; Wireless power transmission; Inductance; Electric coils; Performance standards; Electromagnetic induction; Engenharia Elétrica

Um sistema de transferência de energia sem fio (WPT) a N-bobinas típico geralmente é formado por circuitos ressonantes projetados para uma determinada frequência de ressonância. Dependendo do número de bobinas, este sistema é composto por um circuito fonte, circuitos intermediários e um circuito de carga. O controle e otimização destes sistemas requer o monitoramento contínuo de seu desempenho ou, similarmente, alguns parâmetros de saída. No entanto, dependendo da aplicação de sistema de WPT, tais como em dispositivos médicos implantáveis e dispositivos enclausurados, a medição direta destes parâmetros no circuito de carga, em geral, não é viável, uma vez que pode exigir a implementação de sistemas de comunicação sem fio adicionais. Por isso, tem havido grande interesse no desenvolvimento de soluções para determinação do desempenho de sistemas de WPT sem a necessidade de medição direta do circuito de carga. A solução apresentada neste trabalho é baseada na relação entre algumas figuras de mérito que são representativas para sistemas de WPT e permite, assim, monitorar e controlar automaticamente (de forma simples, sem qualquer medição direta no circuito de carga) o desempenho de sistema de WPT a N-bobinas frente a variações da carga e/ou indutância mútua entre as bobinas intermediárias e de carga. O método proposto é apresentado de forma teórica para um sistema WPT genérico composto por N-bobinas, sendo depois aplicado a sistemas WPT compostos por duas, três e quatro bobinas, incluindo suas validações experimentais. As qualidades e limitações do método proposto são discutidas em detalhes, bem como as características de um sistema de WPT por um novo ponto de vista, utilizando as relações deduzidas. Por fim, é implementado um sistema de controle automático simples para demonstrar a aplicabilidade da teoria apresentada. Os resultados práticos apresentados demonstram uma adequada correlação em relação aos dados teóricos, validando o método desenvolvido. Além disso, a aplicação da teoria em um sistema de controle automático do desempenho de sistemas de WPT demonstra o potencial de aplicação do método desenvolvido e confirma as relações apresentadas para o cálculo da máxima eficiência e máxima capacidade de transferência de potência.