Estudo de compensação de desalinhamentos de bobinas em um sistema de transmissão de energia sem fios

Abstract

A transferência de energia sem fio (WPT) rege um importante papel no carregamento de aparelhos remotos. Em um acoplamento indutivo ressonante há várias topologias de sistemas WPT que podem ser implementados para realizar a transferência de energia. Neste trabalho é utilizado uma topologia que utiliza quatro capacitores de compensação para realizar o ajuste da potência entregue a carga, onde estes capacitores são calculados através das fixações dos demais parâmetros do circuito elétrico. Quando o sistema WPT é projetado, uma distância fixa entre as bobinas é almejada, todavia há incertezas e movimentos que podem provocar a alteração desta distância. Há várias técnicas na literatura que buscam realizar a sintonia do acoplamento indutivo para compensar estes desalinhamentos gerado entre as bobinas. Este trabalho apresenta um método multivariável para maximização da potência entregue a carga em um sistema de transferência sem fio. O método proposto utiliza os conceitos de um capacitor variável e a variação de frequência a fim de variar a potência entregue a carga. Os resultados experimentais obtidos para os fatores de acoplamento magnético k > 0;3 mostraram que controlando a frequência e uma capacitância da rede de compensação o desempenho do sistema é melhor que os casos onde apenas uma dessas variáveis é controlada.

Wireless power transfer (WPT) plays an important rule in charging remote devices. In a resonant inductive coupling there are several topologies of WPT systems that can be implemented to perform the energy transfer. In this work, a topology is used that uses four capacitors of compensation to realize the adjustment of the power delivered to load, where these capacitors are calculated through the xations of the other parameters of the electric circuit. When the WPT system is designed, a xed distance between coils is desired, however there are uncertainties and movements that may cause this distance to change. There are several techniques in the literature that seek to realize the tuning of the inductive coupling to compensate for these misalignments generated between the coils. This work presents a multivariable method to maximize the power delivered to the load in a wireless transfer system. The proposed method uses the concepts of a variable capacitor and the frequency variation in order to vary the power delivered to the load. The experimental results obtained for the magnetic coupling factors k > 0:3 showed that controlling the frequency and capacitance of the compensation network system performance is better than the cases where only one of these variables is controlled.