Análise de compensação capacitiva para a máxima transferência de energia com acoplamento indutivo
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Date
2020-01-20Primeiro membro da banca
Beltrame, Rafael Concatto
Segundo membro da banca
Russi, Jumar Luís
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Este trabalho trata do estudo de um sistema de transmissão de energia sem fio com o uso de bobinas fracamente acopladas magneticamente. Uma análise é feita, levando-se em consideração os efeitos parasitas dos componentes em um circuito equivalente, usando uma única frequência e o circuito já em regime estacionário. Uma fonte de tensão senoidal alimenta o circuito e este conectado a uma carga puramente resistiva afim de simplificar. A análise é dirigida a potência de saída e a eficiência do circuito. Portanto um exercício de otimização dessas variáveis é desenvolvido ao longo deste trabalho com diferentes possíveis configurações. O 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 ajustando a frequência de ressonância do circuito. O início deste projeto se dá a análise do circuito básico sem compensação. A seguir, são elaboradas equações para as máximas eficiência e potência na saída dos circuitos contendo somente um capacitor de compensação. São demonstradas as configurações normalmente utilizadas para compensação com dois capacitores. Então a compensação de um circuito com quatro capacitores é verificada. Por fim, ao adicionar todas perdas resistivas dos componentes dos circuitos e com o objetivo de obter boas soluções para o problema de otimização proposto é criado um algoritmo de busca o qual retorna os valores ótimos de potência e eficiência, esse mesmo retorna os valores ótimos dos capacitores que fazem o circuito alcançar sua máxima eficiência ou potência na saída, evitando assim uma análise profunda 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 do coeficiente de acoplamento entre as bobinas. Os resultados são comparados e, ainda, melhorados.
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