Transferencia inalámbrica de energía por acople inductivo con seguimiento del punto de máxima eficiencia

Abstract

El presente proyecto se enmarca dentro del Proyecto Final de Carrera de Ingeniería Eléctrica de la Universidad de la República. El tópico de este proyecto es la transferencia inalámbrica de energía con énfasis en la maximización de la eficiencia. Se diseñó e implementó la electrónica y control de un sistema de transferencia inalámbrica de energía capaz de seguir el punto de máxima eficiencia : MEP, por sus siglas en inglés. Los resultados teóricos base de este proyecto fueron guiados por el tutor Pablo Pérez, cuyo trabajo abarca esta línea de investigación. Este proyecto tiene como antecedente el proyecto TIE integrado por Agustín Rodríguez-Esteva, Ma. Sofía Pérez Casulo, Bruno Serra Laborde, sin embargo, la regulación de tensión y seguimiento automático de MEP no fueron abordadas en el mencionado proyecto. El sistema esta inspirado en el problema de como alimentar dispositivos médicos de bajo consumo en condiciones donde no es viable el reemplazo de baterías. Este problema llevó a fijar como objetivo la implementación de un sistema capaz de entregar a la carga entre 300uW y 10mW a una tensión DC constante de 3.3V. Se investigaron las condiciones que debe cumplir el sistema para operar en el punto de máxima eficiencia con los requerimientos del punto anterior. Debido a problemas prácticos las especificaciones iniciales se debieron modificar, en particular se modificó el voltaje de la carga a 2.7V. No fue posible alcanzar el punto de máxima eficiencia para las potencias planteadas en el objetivo inicial, se fijó como objetivo que la potencia de la carga pasará al entorno de 25mW. El control es realizado por un microprocesador que registra voltaje y potencia entregada al transmisor, regulando este voltaje para alcanzar el punto de máxima eficiencia, sin requerir comunicación entre el transmisor y el receptor. El sistema desarrollado es capaz de transferir energía a una carga de 15mW a 50mW, a una tensión de DC constante de 2.7V, desde un transmisor a un receptor separados una distancia de hasta 30mm. En esa zona de operación el sistema es capaz de seguir el punto de máxima eficiencia aún en condiciones cambiantes de consumo de la carga y posición. La eficiencia obtenida al realizar el seguimiento según criterios que presentaremos en el desarrollo llega a ser de hasta un 20 %.