Repositório UNIFEI UNIFEI - Campus 1: Itajubá PPG - Programas de Pós Graduação Teses
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dc.creatorAVILES, Juan Pablo Ochoa-
dc.date.issued2025-11-28-
dc.identifier.urihttps://repositorio.unifei.edu.br/jspui/handle/123456789/4348-
dc.description.abstractWireless Power Transfer has emerged as a promising solution for contactless battery charging in small electric vehicles, offering enhanced safety, convenience, and system reliability. This work presents the design, modeling, control, and experimental validation of a magnetic resonant wireless power transfer system based on a high-frequency Class-DE resonant inverter for charging lithium-ion batteries. A comprehensive theoretical analysis is carried out considering series, parallel, and series-parallel resonant compensation topologies, enabling efficient energy transfer under varying coupling conditions caused by coil misalignment and distance variation. A novel digital control strategy based on an ADALINE neural network combined with an autoregressive exogenous (ARX) model is proposed to regulate the inverter switching instants and maintain stable output voltage despite load and coupling fluctuations. The control approach is derived from a frequency-domain band-pass filter model of the resonant tank and implemented using a digital signal processing platform. The proposed controller demonstrates fast dynamic response, reduced harmonic distortion, and improved robustness compared to conventional open-loop operation. A laboratory-scale prototype operating in the MHz range is developed to validate the proposed methodology. Experimental results confirm soft-switching operation with zero-voltage and zero-current switching, reduced thermal stress on GaN MOSFETs, and enhanced power transmission efficiency across different coil separations. System performance is evaluated in both time and frequency domains, including harmonic analysis and thermal characterization. The results demonstrate that the proposed Class-DE-based MR-WPT system with ADALINE-based ARX control is a viable and efficient solution for wireless charging applications in light electric mobility systems.pt_BR
dc.languageengpt_BR
dc.publisherUniversidade Federal de Itajubápt_BR
dc.rightsAcesso Abertopt_BR
dc.subjectADALINE neural networkpt_BR
dc.subjectARXm modelpt_BR
dc.subjectClass-DE resonant inverterpt_BR
dc.subjectDigital controlpt_BR
dc.subjectHigh-frequency power electronicspt_BR
dc.subjectMagnetic resonant wireless power transferpt_BR
dc.subjectSoft switchingpt_BR
dc.subjectWireless charging of lithium-Ion batteriespt_BR
dc.subjectWireless power transferpt_BR
dc.titleWireless power transfer system for charging lithium-ion batteries in small electric vehiclespt_BR
dc.typeTesept_BR
dc.date.available2026-02-19-
dc.date.available2026-02-19T16:52:01Z-
dc.date.accessioned2026-02-19T16:52:01Z-
dc.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/7485665577040666pt_BR
dc.contributor.advisor1RIBEIRO, Enio Roberto-
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/6416752942017019pt_BR
dc.contributor.advisor-co1TOFOLI, Fernando Lessa-
dc.contributor.advisor-co1Latteshttp://lattes.cnpq.br/0182863293347169pt_BR
dc.description.resumoA transferência de energia sem fio WPT surgiu como uma solução promissora para o carregamento de baterias sem contato em veículos elétricos de pequeno porte, oferecendo maior segurança, conveniência e confiabilidade do sistema. Este trabalho apresenta o projeto, a modelagem, o controle e a validação experimental de um sistema de transferência de energia sem fio por ressonância magnética, baseado em um inversor ressonante Classe DE de alta frequência para o carregamento de baterias de íons de lítio. Uma análise teórica abrangente é realizada considerando topologias de compensação ressonante em série, paralela e série-paralela, permitindo uma transferência eficiente de energia sob condições variáveis de acoplamento, decorrentes de desalinhamento das bobinas e variações de distância. Propõe-se uma estratégia inovadora de controle digital baseada em uma rede neural ADALINE, combinada a um modelo autorregressivo com entrada exógena (ARX), com o objetivo de regular os instantes de comutação do inversor e manter a tensão de saída estável, apesar das flutuações de carga e de acoplamento. A abordagem de controle é derivada de um modelo de filtro passa-banda no domínio da frequência do tanque ressonante e implementada utilizando uma plataforma de processamento digital de sinais. O controlador proposto apresenta resposta dinâmica rápida, redução da distorção harmônica e maior robustez em comparação à operação convencional em malha aberta. Um protótipo em escala de laboratório, operando na faixa de MHz, é desenvolvido para validar a metodologia proposta. Os resultados experimentais confirmam a operação com comutação suave, (ZVS) e (ZCS), redução do estresse térmico nos MOSFETs de GaN e melhoria da eficiência de transmissão de potência para diferentes separações entre as bobinas. O desempenho do sistema é avaliado nos domínios do tempo e da frequência, incluindo a análise harmônica e a caracterização térmica. Os resultados demonstram que o sistema MR-WPT baseado no inversor Classe DE controlado pela estrutura ARX baseada na rede neural ADALINE constitui uma solução viável e eficiente para aplicações de carregamento sem fio em sistemas de mobilidade elétrica leve.pt_BR
dc.publisher.countryBrasilpt_BR
dc.publisher.departmentIESTI - Instituto de Engenharia de Sistemas e Tecnologia da Informaçãopt_BR
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação: Doutorado - Engenharia Elétricapt_BR
dc.publisher.initialsUNIFEIpt_BR
dc.subject.cnpqCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELÉTRICApt_BR
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