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Publicação
Optimization Techniques for Wireless Power Transfer using Resonant Coupled Coils
| Nome: | Descrição: | Tamanho: | Formato: | |
|---|---|---|---|---|
| 3.19 MB | Adobe PDF |
Autores
Orientador(es)
Resumo(s)
The construction of a wireless power transfer system that guarantees an output power for a
determined range is needed for manufacturing in large quantities and for the fulfillment of
specifications that bring quality of service and other advantages like predicting what will be the
manufacturing costs, occupied space and the overall performance, even taking into account that
differences in coil construction, even with standardized production, can still not compromise the
system and obtain a good performance.
The challenges are the determination of work frequency, coil inductance and parasitic
capacitance to know what coils should be build and how they should be build when taking into account
the number of turns, height and radius of the coils and creating a model that shows the behavior of the
system while distance changes.
The proposed solution consists in creating mathematical models to calculate inductance,
parasitic capacity and frequency of the coils and to study the behavior of the coupling coefficient, k,
the mutual inductance, M, the power, or in this case, secondary voltage, V2, that arrives at the
receiver, and the rate of transferred energy, RoTE, and global efficiency to predict what coils should
be dimensioned and for what range the system guarantees a given output power. A prototype was
built to validate the models created and simulations were made to improve prototype blocks before
primary.
A construção de um sistema de transferência de energia sem fios que garanta uma potência de saída para um determinado alcance é necessária para a fabricação em grandes quantidades destes dispositivos e para o atendimento de especificações que tragam qualidade de serviço e outras vantagens como prever quais serão os custos de fabricação, espaço ocupado e o desempenho geral, mesmo tendo em consideração que diferenças na construção das bobinas, mesmo com produção em série, conseguem ainda assim não comprometer o sistema e obter um bom desempenho. Os desafios são a determinação da frequência de trabalho, indutância da bobina e capacitância parasita para saber que bobinas devem ser construídas e como devem ser construídas considerando o número de espiras, altura e raio das bobinas e criando um modelo que mostre o comportamento do sistema enquanto a distância muda. A solução proposta consiste em criar modelos matemáticos para calcular a indutância, capacidade parasita e frequência das bobinas e estudar o comportamento do coeficiente de acoplamento, k, a indutância mútua, M, a potência, ou neste caso, tensão do secundário, V2, que chega ao receptor, a taxa de energia transferida, RoTE e eficiência global para prever que bobinas devem ser dimensionadas e para que alcance o sistema garante uma determinada potência de saída. Um protótipo foi construído para validar os modelos criados e foram feitas simulações para melhorar os blocos do protótipo antes do primário.
A construção de um sistema de transferência de energia sem fios que garanta uma potência de saída para um determinado alcance é necessária para a fabricação em grandes quantidades destes dispositivos e para o atendimento de especificações que tragam qualidade de serviço e outras vantagens como prever quais serão os custos de fabricação, espaço ocupado e o desempenho geral, mesmo tendo em consideração que diferenças na construção das bobinas, mesmo com produção em série, conseguem ainda assim não comprometer o sistema e obter um bom desempenho. Os desafios são a determinação da frequência de trabalho, indutância da bobina e capacitância parasita para saber que bobinas devem ser construídas e como devem ser construídas considerando o número de espiras, altura e raio das bobinas e criando um modelo que mostre o comportamento do sistema enquanto a distância muda. A solução proposta consiste em criar modelos matemáticos para calcular a indutância, capacidade parasita e frequência das bobinas e estudar o comportamento do coeficiente de acoplamento, k, a indutância mútua, M, a potência, ou neste caso, tensão do secundário, V2, que chega ao receptor, a taxa de energia transferida, RoTE e eficiência global para prever que bobinas devem ser dimensionadas e para que alcance o sistema garante uma determinada potência de saída. Um protótipo foi construído para validar os modelos criados e foram feitas simulações para melhorar os blocos do protótipo antes do primário.
Descrição
Palavras-chave
Wireless Power Transfer Magnetic Resonating Coupled Coils Mutual Inductance Inductively Coupled Wireless Power Efficiency Maximization of Magnetic Coupling