Transformação De Equivalência E Análise Normalizada Para Projeto De Um Conversor Ressonante Para Aplicações De Energy Harvesting

Authors

  • Lucas Sangoi Mendonça Universidade Federal de Santa Maria, Santa Maria – RS, Brasil
  • Thiago Cattani Naidon Universidade Federal de Santa Maria, Santa Maria – RS, Brasil
  • Fábio Ecke Bisogno Universidade Federal de Santa Maria, Santa Maria – RS, Brasil
  • Mário Lúcio da Silva Martins Universidade Federal de Santa Maria, Santa Maria – RS, Brasil

DOI:

https://doi.org/10.18618/REP.2017.4.2703

Keywords:

Análise Normalizada, Conversores Ressonantes, Energy Harvesting, Transformação de Equivalência

Abstract

Energy Harvesting é uma importante área de estudo devido ao seu potencial para permitir operação do sistema por longo tempo e recarga periódica de baterias. Contudo, para que o sistema alcance seu potencial é necessário um sistema de conversão de energia com a maior eficiência possível. Conversores ressonantes são adequados para esta aplicação, porém necessitam de uma análise adequada para dimensionamento dos componentes. Este trabalho apresenta uma metodologia de projeto para um conversor ressonante para sistemas de Energy Harvesting usando análise normalizada e transformação de equivalência, fornecendo soluções generalizadas que são independentes das especificações de projeto. Além disso, escolhendo um novo espaço vetorial em função da raiz quadrada da energia dos componentes reativos para realizar a transformação de equivalência, os elementos das matrizes de espaço de estados são facilmente normalizados em função do fator de qualidade e de uma constante de normalização. Resultados de simulação e experimentais são apresentados para validar a análise teórica.

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Author Biographies

Lucas Sangoi Mendonça, Universidade Federal de Santa Maria, Santa Maria – RS, Brasil

recebeu os títulos de Engenheiro de Controle e Automação (2015) e mestre em Engenharia Elétrica (2017) pela Universidade Federal de Santa Maria, RS, onde atualmente é aluno de doutorado em Engenharia Elétrica. Suas áreas de interesse são: conversores ressonantes, circuitos auto-oscilantes e sistemas energy harvesting.

Thiago Cattani Naidon, Universidade Federal de Santa Maria, Santa Maria – RS, Brasil

recebeu os títulos de Engenheiro Eletricista (2012) e mestre (2015) em Engenharia Elétrica pela Universidade Federal de Santa Maria, RS, onde atualmente é aluno de doutorado em Engenharia Elétrica. Suas áreas de interesse são: conversores ressonantes, energy harvesting, microeletrônica e conversores estáticos.

Fábio Ecke Bisogno, Universidade Federal de Santa Maria, Santa Maria – RS, Brasil

recebeu os títulos de Engenheiro Eletricista (1999) e mestre (2001) em Engenharia Elétrica pela Universidade Federal de Santa Maria, RS e doutor (2006) em Engenharia Elétrica pela Technische Universität Chemnitz, Chemnitz, Alemanha. Desde 2009 atua como professor no Departamento de Processamento de Energia Elétrica da UFSM.

Mário Lúcio da Silva Martins, Universidade Federal de Santa Maria, Santa Maria – RS, Brasil

recebeu os títulos de Engenheiro Eletricista (1999), mestre (2002) e doutor (2008) em Engenharia Elétrica pela Universidade Federal de Santa Maria, RS. Desde 2012 atua como professor na Universidade Federal de Santa Maria. Suas áreas de interesse incluem: conversores chaveados aplicados em sistemas renováveis de energia e UPS.

References

T. A. Lipo, M. D. Manjrekar, "Hybrid Topology for Multilevel Power Conversion", U.S. Patent 6 005 788, Dezember, 1999.

H. Yu, H. Wu, Y. Wen, "An ultra-low input voltage power management circuit for indoor micro-light energy harvesting system", in The Ninth IEEE Sensors Conference, pp. 261-264, November 2010.

D. Brunelli, C. Moser, L. Thiele, L. Benini, "Design of a solar-harvesting circuit for battery less embedded systems", IEEE Transactions on Circuit and Systems-I, vol. 56, no. 11, pp. 2519-2528, November 2009.https://doi.org/10.1109/TCSI.2009.2015690 DOI: https://doi.org/10.1109/TCSI.2009.2015690

L. Persa, R. Dayal, "Low-power low-voltage AC-DC converters for electromagnetic energy harvesting with efficient indirect feedback scheme",IET Power Electronics, vol. 5, no. 9, pp. 1923-1933, November 2012.https://doi.org/10.1049/iet-pel.2012.0109 DOI: https://doi.org/10.1049/iet-pel.2012.0109

J. Lopes, M. Menke, W. Rosa, F. Bisogno, A. Seidel, "Nova metodologia de projeto do filtro ressonante LCC de reatores eletrônicos para lâmpadas de descarga de baixa pressão", Eletrônica de Potência, vol. 20, nº 4, pp. 404-415, Set/Nov. 2015.https://doi.org/10.18618/REP.2015.4.2555 DOI: https://doi.org/10.18618/REP.2015.4.2555

F. Bisogno, A. Carazo, N. Norvez, "Comparison of resonant topologies for step-down applications using piezoelectric transformers", in IEEE Power Electronics Specialists Conference, pp. 2662-2667, 2004.https://doi.org/10.1109/PESC.2005.1582029 DOI: https://doi.org/10.1109/PESC.2005.1582029

M. Kazimierczuk, K. Puczko, "Exact analysis of class E tuned power amplifier at any Q and switch duty cycle", IEEE Transactions on Circuits and Systems, vol. CAS-34, no. 2, pp. 149-159, February 1987.https://doi.org/10.1109/TCS.1987.1086114 DOI: https://doi.org/10.1109/TCS.1987.1086114

M. Pollak, L. Mateu, P. Spies, "Step-up Dc-Dc Converter With Coupled Inductors for Low Input Voltages", in Proceedings of Power MEMS, pp. 145-148, 2008.

M. Pollak, L. Mateu, P. Spies, "Dc-Dc Converter With Input Polarity Detector for Thermo generators", in Proceedings of Power MEMS, pp. 419-422, 2009.

C. T. Chen, Linear System Theory and Design, Oxford University Press, 1999.

H. L. Krauss, C. W. Bostian, F. H. Raab, Solid State Radio Engineering, John Wiley & Sons, Inc., 1980.

M. Kazimierczuk, D. Czarkowski, Resonant Power Converters, John Wiley & Sons, Nova Iorque, 1995

Published

2017-12-31

How to Cite

[1]
L. Sangoi Mendonça, T. Cattani Naidon, F. Ecke Bisogno, and M. Lúcio da Silva Martins, “Transformação De Equivalência E Análise Normalizada Para Projeto De Um Conversor Ressonante Para Aplicações De Energy Harvesting”, Eletrônica de Potência, vol. 22, no. 4, pp. 372–379, Dec. 2017.

Issue

Section

Original Papers