Análisis del rendimiento de un sistema de transmisión de energía inalámbrica en diferentes frecuencias usando acoplamiento magnético resonante

Abstract

La tecnología de transferir energía inalámbrica puede utilizarse para alimentar o cargar dispositivos y vehículos que se encuentran en estado estacionario o en movimiento, el interés por el desarrollo de este método que envía energía de forma inalámbrica, tiene como reto principal eliminar totalmente los cables de conexión de energía, consiguiendo una mayor autonomía e independencia del uso de cualquier dispositivo. Los sistemas de transmisión de energía inalámbrica (WPT del inglés Wireless Power Transfer) requieren técnicas avanzadas en acoplamiento magnético y resonancia para el desarrollo de sistemas óptimos, el diseño de bobinas con un alto factor de calidad y la utilización de nuevos materiales permitirán amplificar el campo electromagnético de interés. Se realiza la investigación del sistema WPT utilizando acoplamiento resonante magnético mediante un modelo formado por dos bucles adaptativos que realizan la función de adaptar la impedancia del sistema y dos bobinas que forman el campo electromagnético e irradian la energía, se realiza el análisis mediante el uso de parámetros scattering que son medidos a través de un analizador vectorial de red, se desarrolla el modelo matemático utilizando la teoría de circuitos, se introduce nuevos conceptos denominados división de frecuencia más conocido como frequency splitting , regímenes sobre, críticamente y bajo acoplamiento, circuitos resonancia etc. Se utiliza la condición de acoplamiento magnético entre los bucles y las bobinas lo cual permite maximizar la eficiencia del sistema. Los cálculos teóricos y los experimentos realizados muestran resultados similares en cuanto a la magnitud del parámetro de transmisión y la eficiencia.