IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA DE TRANSISIÓN Y ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA SIN CONTACTO

Abstract

En este trabajo se implementa un sistema de transmisión inalámbrica de potenciamediante acoplamiento inductivo. El sistema consta de un transformador sin núcleocuyos bobinados se encuentran separados varios centímetros, el bobinado primario seexita con una señal cuadrada de voltaje, de frecuencia 102.3 [kHz], generada por uninversor alimentado desde una fuente de tensión, luego la energía es transmitida deforma inalámbrica hacia el bobinado secundario, donde es rectificada y filtrada para suutilización.Se comprueba que la máxima eficiencia se alcanza cuando la frecuencia de operacióncoincide con la frecuencia de resonancia del transformador, producto de agregar compensaciónserie-serie. Este valor de eficiencia depende de la carga y alcanza el óptimopara un valor particular de carga, que depende de la separación entre las bobinas.Para transmisiones de hasta 350 [W], la eficiencia total del sistema se encuentraentre 83.07% y 91.33% para separaciones entre 18 [cm] y 10 [cm] respectivamente. Lamáxima eficiencia medida en el transformador es de 97.72% para 14 [cm] de separación.Finalmente, se simula la carga de un banco de baterías y se evalúa la eficiencia delsistema en función del voltaje de este. Se concluye que para una corriente de carga fija,la eficiencia total del sistema alcanza un máximo cuando la razón entre el voltaje delbanco y la corriente de carga coincide con el valor de carga óptima.In this work a wireless power transfer system is implemented through inductivecoupling. The system consists of a transformer without core whose winding are severalcentimetres separated, the primary winding is driven by a square voltage signal, of 102.3[kHz], generated by a voltage source inverter, then the energy is sent wirelessly to thesecondary winding, where it is rectificated and filtered for its use.It is verified that the maximum efficiency is reached when the operating frequencycoincides with the resonant frequency of the transformer, due to the use of serial-seriescompensation. This efficiency depends on the load and reaches the optimum for a particularload value, which depends on the spacing between the coils.For transmissions up to 350 [W], the total efficiency of the system is between 83.07%and 91.33% for separations between 18 [cm] and 10 [cm] respectively. The maximumefficiency measured in the transformer is 97.72% for a separation of 14 [cm].Finally, the charge of a bank of batteries is simulated and the efficiency of the systemin function its voltage is evaluated. It is concluded that for a fixed charge current, thetotal efficiency of the system reaches a maximum when the ratio between the voltage ofthe bank and the load current matches the optimum load value.Key words: IPT, transformer, inverter, rectifier, resonance and compensation networks.III