Avanços no desempenho de circuitos acoplados indutivamente com compensação capacitiva e ajuste de frequência

• Ano de defesa: 2012
• Autor(a) principal: Azambuja, Ricardo de
• Orientador(a): Brusamarello, Valner Joao
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Palavras-chave em Português: Energia elétrica : Transmissão; Método de Monte Carlo; Capacitores
• Palavras-chave em Inglês: Inductive power transfer; Compensation; Electromagnetic coupling; Optimization; Monte Carlo
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/10183/75711

Neste trabalho, é apresentado um estudo sobre sistemas de transmissão de energia com o uso de bobinas fracamente acopladas magneticamente. A análise é feita levando-se em conta os efeitos parasitas dos componentes em um circuito equivalente considerando-se somente uma única frequência e o circuito já no regime estacionário. Esse circuito é alimentado por uma fonte de tensão senoidal e conectado a uma carga puramente resistiva por simplificação. São analisadas a potência de saída e a eficiência do circuito. Portanto um exercício de otimização dessas duas variáveis é desenvolvido ao longo desse trabalho com diferentes possíveis configurações. Um novo método de compensação do circuito utilizando quatro capacitores é apresentado. Além disso, é explorada a possibilidade de se melhorar ainda mais o resultado da compensação através do ajuste da frequência de ressonância. Inicialmente, o circuito básico sem compensação é analisado. A seguir, são desenvolvidas equações para as máximas eficiência e potência na saída para os circuitos contendo somente um capacitor de compensação. Também são demonstradas as configurações normalmente utilizadas para compensação com dois capacitores. Então a compensação de um circuito com quatro capacitores sem perdas é analisada. Finalmente, após serem adicionadas todas as perdas resistivas dos componentes do circuito, um método de busca é empregado para encontrar os valores ótimos (ou subótimos) dos capacitores que fazem o circuito alcançar a máxima eficiência ou potência na saída. Um algoritmo baseado no método Monte Carlo é apresentado de modo a obter boas soluções para o problema de otimização proposto e assim evitar a análise direta do intrincado sistema de equações resultantes da compensação com mais do que dois capacitores. Para verificar experimentalmente os resultados teóricos e das simulações foi construído um protótipo que possibilita uma variação linear e de maneira controlada do coeficiente de acoplamento entre as bobinas. Os resultados são comparados e, ainda, melhorados através do método da sintonia da frequência.