Transferência indutiva de potência em baixas frequências para alimentação de sistemas subaquáticos isolados - Lopes, Israel Filipe (2019)
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.