Transmissão de energia sem-fio : método de acoplamento indutivo ressonante

Abstract

Neste trabalho é realizada a análise matemática, modelagem e projeto experimental de um sistema de transmissão de energia sem-fio utilizando o método de acoplamento indutivo ressonante com vistas ao carregamento de baterias de dispositivos eletroeletrônicos em geral. A contextualização dos métodos de transmissão de curta distância, chamados de near-field, é primeiramente apresentada, traçando os limites teóricos de aplicação destes com base nos conceitos derivados das Equações de Maxwell para campos eletromagnéticos. O sistema desenvolvido foi baseado na otimização, através da ressonância com rede capacitiva, da transmissão de potência de um par de bobinas magneticamente acopladas, sendo a otimização feita através do cálculo numérico via algoritmo de busca dos valores discretos dos capacitores. A carga utilizada para a aplicação do sistema foi uma bateria do tipo Li-Po conectada a um módulo regulador de carga, que teve impacto crucial, através de sua correta modelagem, na otimização do sistema. Por fim é validado, através de simulação, a resposta dinâmica do sistema, que se mostra satisfatória mesmo o sistema desenvolvido não possuindo um método de otimização dinâmica.

In this work, the mathematical analysis, modeling and experimental design of a wireless energy transmission system using the resonant inductive coupling method are performed with a view to the charging of batteries of general electronic devices. The contextualization of short-distance transmission methods, called near-field, is first presented, tracing the theoretical limits of their application based on the concepts derived from Maxwell's Equations for electromagnetic fields. The developed system was based on the optimization, through the resonance with capacitive network, of the power transmission of a pair of magnetically coupled coils, being the optimization done through the numerical calculation through search algorithm of the discrete capacitor values. The load used for the application of the system was a battery of type Li-Po connected to a charger regulator module, which had a crucial impact, through its correct modeling, in the optimization of the system. Finally, the dynamic response of the system is validated through simulation, which shows that even the developed system does not have a dynamic optimization method.