Eude et modélisation du transfert sans fil d'énergie électrique en Continu

Abstract

Ce mémoire aborde le problème du couplage magnétique de deux bobinages dont les flux ne sont pas dirigés par des matériaux ferromagnétiques, autrement dit de bobines " sans fer ". L'étude porte ainsi en un premier temps sur l'élaboration théorique d'un modèle électrique des bobines à couplages faibles ; l'exploitation de ce modèle à l'occasion d'une étude en fréquence permettant de mettre en évidence un phénomène de résonance dans la transmission de puissance existant entre les deux enroulements. Par ailleurs, une étude magnétostatique permet de privilégier certaines géométries et particularités physiques des bobinages utilisés. Enfin, les conditions mises en évidences, portant sur la géométrie et les résonances, sont utilisées, testées et validées autour de la réalisation d'une transmission de puissance de l'ordre de 60 W entre deux bobinages séparés de 50 cm environ. [13] Aujourd'hui, pour des faibles distances, les dispositifs de TSFE à couplage inductif sont utilisés de plus en plus dans les produits de l'industrie et publics pour l'alimentation sans contact. Cependant en raison de la limitation de la distance de transfert, cette technologie ne peut pas être utilisée car le rendement est extrêmement faible. Pour contourner cet inconvénient, on associe au système inductif des capacités de compensation. Le nouveau dispositif ainsi obtenu permet à travers la fréquence de résonnance d'optimiser la puissance transmise et ainsi augmenter le rendement. Dans ce travail, nous étudions le TSFE du point de vue électromagnétique et optimisation. Pour le calcul des résistances et des inductances, nous utilisons la méthode des circuits électriques couplées et pour l'optimisation nous exploitons le phénomène de résonnance. Le modèle ainsi obtenu est transcrit sous MATLAB. Le mémoire est composé de trois chapitres dont le premier chapitre consiste à présenter des généralités sur la transmission sans fil d'énergie électrique et ces différentes applications. Dans le deuxième chapitre, nous traitons la modélisation électromagnétique du TSFE et son optimisation. Le troisième chapitre est consacré à l'application du modèle développé à une configuration géométrique et électromagnétique du TSFE où nous exposons les différents résultats des couplages fort et faible ainsi que ceux obtenus pour les systèmes inductifs résonnants. [14