Analysis and Modeling of a Wireless Power Transmission System for Multiple Receivers

Authors

Keywords:

Circuit Matching, Magnetic Coupling, Maximum Power Transfer, Resonators, Wireless Power Transmission

Abstract

In this article the model for the study of wireless power transfer to several receivers is presented. The problem of determining the ideal loads to obtain the maximum transfer of energy in a connection between a transmitter and several receivers was considered and solved by applying the maximum power transfer theorem for N ports. This condition is derived from the circuit analysis and discussed together with the respective efficiency of the Wireless Power Transfer (WPT) system (η). In sequence, it is shown that a WPT system with multiple coils without loss of energy in the two communication circuits presents, from the maximum transfer of power and efficiency point of view, performance similar to that of a 2 coil WPT system. Simple analytical expressions for the load impedances were validated through experiments and circuit simulations. These expressions are also valid in the case of mutual coupling between receivers.

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Author Biographies

Wanberton Gabriel de Souza, Universidade Federal do Recôncavo da Bahia

Wanberton Gabriel de Souza é graduado em Engenharia Elétrica com ênfase em Controle e Automação pela Universidade de Uberaba (2012) e Mestre em Engenharia Elétrica pela Universidade Federal de Uberlândia (2016). Atualmente é estudante de doutorado Engenharia Elétrica na Universidade Federal de Uberlândia.
Também é professor assistente do Centro de Ciência e Tecnologia em Energia e Sustentabilidade da Universidade Federal do Recôncavo da Bahia - UFRB. Desenvolve pesquisas nas seguintes áreas: transferência de energia sem fio, máquinas elétricas, conversores de energia elétrica e fontes alternativas de energia.

Luciano Coutinho Gomes, Faculdade de Engenharia Elétrica, Universidade Federal de Uberlândia

Luciano Coutinho Gomes é graduado em Engenharia Elétrica pela Universidade Federal de Uberlândia (1995) e doutor em engenharia elétrica pela Universidade Federal de Uberlândia (2008). Atualmente é professor adjunto da Faculdade de Engenharia Elétrica da Universidade Federal de Uberlândia. Desenvolve pesquisas nas seguintes áreas: acionamentos elétricos, processamento de sinais digitais, máquinas elétricas e de controle e automação industrial.

Lucas Rocha Lannes, Faculdade de Engenharia Elétrica, Universidade Federal de Uberlândia

Lucas Rocha Lobo Lannes Estuda Engenharia Elétrica na Universidade Federal de Uberlândia. Foi estagiário no CEFET-MG e atualmente é aluno de Iniciação Científica na Laprosolda-UFU. Possui interesses de pesquisa atuais; Efeito Skin, fontes renováveis de energia e máquinas elétricas.

Darizon Alves Andrade, Faculdade de Engenharia Elétrica, Universidade Federal de Uberlândia

Darizon Alves de Andrade Engenheiro Eletricista (1984) e Mestre em Engenharia (1987) pela Universidade Federal de Uberlândia, e Ph.D. (1994) da Universidade de Leeds, Leeds, Reino Unido. Com o Grupo de Controle de Máquinas Elétricas no VTEC, EUA, conduziu pesquisas sobre novas estratégias para modelagem de máquinas com relutância. Atualmente, é professor titular da Faculdade de Engenharia Elétrica da Universidade Federal de Uberlândia. Desenvolve pesquisas nas seguintes áreas: transferência de energia sem fio, acionamento elétrico, conversão de energia, eficiência energética e qualidade de energia.

Published

2021-05-26

How to Cite

Souza, W. G. de, Gomes, L. C., Lannes, L. R., & Andrade, D. A. (2021). Analysis and Modeling of a Wireless Power Transmission System for Multiple Receivers. IEEE Latin America Transactions, 19(12), 1987–1994. Retrieved from https://latamt.ieeer9.org/index.php/transactions/article/view/3878