Design and Optimization of a Three Phase Inductive Power Transfer System

• ZUZENDARIAK: Haritza Camblong, Irma Villar 
• UNIBERTSITATEA: Euskal Herriko Unibertsitatea / Universidad del País Vasco

Laburpena:

Garraio jasangarriaren kontzeptua birplanteatu beharra dago hiri osasuntsuagoak lortzeko. Gaur egun poluzio arazo handiak jasaten hari baitira. Gehienbat, garraio pribatuak, CO2 emisio handiekin, bidai guztien % 50 suposatzen dutelako. Beraz, argi dago garraio publikoa sustatu beharra dagoela. Zehazki hitz eginda, bereziki tren garraioa sustatu beharra dago, isuri zuzenak ez baititu.

Trenbide garraioa, bai trenak bai metroak, oso onuragarriak dira efizientzia, erabiltzailearendako prezioa, segurtasuna eta erosotasunari dagokionez. Hala ere, barne errekuntzadun ibilgailu batekin alderatuz, hasierako eta mantentze kostuak oso altuak dira. Hasierako kostua gehienbat baterien prezio altuarengatik da. Bestalde, mantzea ikaragarri kaltetua ikusten da korrosioagatik eta ingurumenak zati batzuengan, pantografoa eta katenaria esaterako, duen efektu negatiboagatik. Gainera, hiri handietan, non tren linea asko dauden, katenariak itxura txarra ematen du. Arazo hauek konpontzeko, aukera itxaropentsu bat ibiligailu hauei indukzio bidezko energia transferentzia (IPT) sistema bat jartzean datza. Era honetan, katenaria kendu daiteke, karga era inalambrikoan egiten delako, non zati igorlearen bobinak lur azpian kokatuan dauden.

IPT sistema ezberdinen artean, lan hau indukzio bidezko energia transferentzia dinamikoan (D-IPT) du arreta, hau da karga ibilgailua mugimenduan dagoenean egiten da. Zehazki, tesi hau ’meander’ motako bobinen diseinura zuzendua dago. Horretarako, lehen zatian IPT sistemaren oinarrizko printzipioak azaltzen dira. Ekuazioak aurkezten dira eta poloen banaketaren limiteak kalkulatzen dira. Hauek 3.3 kW-ko prototipo batean balioztatzen dira.

Aurrerago, ’meander’ motako bobinaren funtzionamendua deskribatzen da. Sistema hau modelatzen duen ekuazioak aztertzen dira eta akoplamendu konstatea lortzeko aukera nabarmentzen da. Gainera, aurkeztutako aldaketekin, sistema multifasikoa baliokidea den sistema monofasiko batekin aztertu daiteke. Honi esker, poloen banaketaren limitea erraz kalkulatu daiteke. Limite hau erabiltzen, IPT sistema diseinatzeko prozedimendua deskribatzen da eta 50 W-ko prototipo batean balioztatzen da. Prototipo honek bobina hauen potentziala erakusten du, edozein posiziorako potentzia konstatea transmititzea lortzen baita, % 70eko efizientziarekin.

Diseinu prozedimendu honetan oinarrituz, optimizazio prozedura bat proposatzen da, DIPT sistemare tamaina, pisua eta kostua hobetzeko. Adierazle haue arteko konpromisoa nabarmentzen da. Azkenik, optimizazio prozedura hau 9 kW-ko sistema batean aplikatzen da eta prototipo batean balioztatzen da, % 90eko efizientzia lortuz, edozein posizio eta potentziarako, bobinen artean 100 mm-ko bereizketa izanda.