Como levar energia a conversores de alta tensão sem fios diretos?

Abstract

O presente trabalho trata do desenvolvimento de uma fonte auxiliar para conversores de alta tensão utilizando transferência indutiva de energia, proposta que busca uma alternativa a não necessidade de transformadores galvânicos aplicados a conversores. A pesquisa foi conduzida no âmbito da iniciação científica em Engenharia Elétrica na Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC), com orientação do professor André Luís Kirsten. A motivação está relacionada à crescente demanda por sistemas compactos, eficientes e seguros em eletrônica de potência. No caso estudado, o foco recaiu sobre um conversor CC-CC, dimensionado para fornecer 100 W e 24 V na saída. Além da análise da topologia, foi investigado o papel da potência ativa, reativa e aparente no comportamento do sistema, bem como estratégias de compensação reativa. O circuito projetado é composto por três blocos principais: inversor, acoplamento magnético e retificador. Como diferencial, foi empregada uma adaptação da topologia LLC ressonante, em que o foi recalculado o valor do capacitor ressonante para obtenção da tensão constante na saída, em malha aberta, de forma a diminuir as perdas por comutação no estágio inicial do conversor e verificar as eficiências do conversor para variações de carga. Os resultados indicaram tensão estável para diferentes níveis de carga (100%, 90%, 70% e 50%), com variação de corrente dentro do previsto. A transferência indutiva mostrou-se eficiente e segura, proporcionando isolamento contra surtos de tensão e minimizando emissões eletromagnéticas, além de verificar a diminuição em 10x a frequência de comutação comparada a frequência da tese original. Conclui-se que a técnica estudada representa uma alternativa promissora para aplicações que exigem confiabilidade e eficiência, podendo destacar-se em áreas como carregadores de veículos elétricos, dispositivos móveis e possivelmente evoluir para sistemas de transporte elétrico.