Transferência indutiva de potência em baixas frequências para alimentação de sistemas subaquáticos isolados

• Ano de defesa: 2019
• Autor(a) principal: Lopes, Israel Filipe
• Orientador(a): Barbosa, Pedro Gomes
• Banca de defesa: Soares, Guilherme Márcio , Almeida, Pedro Machado de , Schroeder, Marco Aurélio de Oliveira , Lima, Antonio Carlos Siqueira de
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal de Juiz de Fora (UFJF)
• Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-graduação em Engenharia Elétrica
• Departamento: Faculdade de Engenharia
• País: Brasil
• Palavras-chave em Português: Transferência indutiva de potência; Transformador de núcleo separado; Determinação e compensação de parâmetros; Veículos autônomos subaquáticos; Rastreamento de máxima eficiência; Inductive power transfer; Separate core transformer; Transformer param-eter compensation; Autonomous underwater vehicle; Partial efficiency; Maximum efficiency point tracking
• Área do conhecimento CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA
• Link de acesso: https://repositorio.ufjf.br/jspui/handle/ufjf/10129

Neste documento é apresentado um estudo sobre Transferência Indutiva de Potência, em baixas frequências, para aplicação em alimentação de sistemas subaquáticos isolados, com enfoque para Veículos Autônomos Subaquáticos (AUV). Para realizar a transferência de energia “sem fios” entre fonte e carga, um Transformador de Núcleo Separado (TNS) foi confeccionado. Dessa forma, o carregamento das baterias de um AUV pode ser feito durante o processo de docagem, com o veículo na água. Devido ao entreferro elevado, a tensão de saída e eficiência do TNS são comprometidos. Logo, um estudo para projetar e otimizar compensação de parâmetros do TNS, a partir da escolha da frequência de excitação e de capacitâncias em série e paralelo, é apresentado para definir um ponto de operação em que o transformador seja capaz de alimentar a carga com boa eficiência. Em virtude dos desalinhamentos entre a fonte e o AUV, que podem ocorrer durante a docagem, os parâmetros do TNS sofrem variações, alterando o fator de acoplamento, tensão de saída e a eficiência do sistema. Logo, o comportamento do TNS compensado foi investigado sob variações no entreferro e, em seguida, é desenvolvida uma estratégia de rastreamento de máximo rendimento do transformador somente com medições no primário. Para realizar os estudos mencionados e verificar o comportamento do TNS para variações no entreferro, um modelo matemático foi obtido por meio de uma metodologia de determinação de parâmetros com ensaios em vazio e em curto no transformador. Para o sistema de alimentação, foi construída uma fonte contendo um inversor com modulação PWM senoidal, ou em onda retangular, capaz de produzir tensão com frequência variável. Finalmente, é apresentada uma implementação experimental do sistema, demonstrando o funcionamento conforme esperado pelo modelo matemático, bem como o desempenho da estratégia de rastreamento de máximo rendimento para os casos de alimentação com tensão senoidal e com onda retangular.