A Plataforma didática de controle analógico aplicada a um conversor boost.

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Universidade Federal de Uberlândia – UFU Faculdade de Engenharia Elétrica – FEELT Núcleo de Pesquisa em Eletrônica de Potência - NUPEP

Projeto de Pesquisa

Plano de Trabalho do Aluno

Plataforma didática de controle analógico aplicada a um conversor boost por meio de amplificadores operacionais

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Índice

1. Título........................................................................................................................3

2. Introdução................................................................................................................3

3. Objetivos..................................................................................................................4

4. Justificativas.............................................................................................................4

5. Metodologia..............................................................................................................5

6. Cronograma.............................................................................................................5

7. Referências Bibliográficas..............................................................................6

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1. TÍTULO

Desenvolvimento de uma Plataforma didática de controle analógico aplicado a um conversor Boost, utilizando amplificadores operacionais, que possa evidenciar as aplicações da eletrônica analógica associada as técnicas de controle em testes práticos com conversores de potência.

1. INTRODUÇÃO

Com os avanços tecnológicos cada vez mais intensos, e a maior acessibilidade dessas tecnologias atualmente, a energia elétrica vem se tornando cada vez mais relevante a cada ano que passa. Dessa forma, o seu consumo e a sua importância nos mais diversos processos, sejam eles grandes linhas de montagem, ou até mesmo pequenas atividades domésticas, vem aumentando cada vez mais.

Devido a essa grande demanda, associada, em grande parte, a equipamentos de corrente contínua, torna-se necessário o uso de circuitos que possam processar a energia alternada proveniente da rede, de forma a fornecer corrente contínua com alta eficiência. Dessa forma, essa energia poderá ser aproveitada ao máximo nas mais diversas aplicações, presentes em inúmeras residências e empresas, no dia a dia.

        Os circuitos, citados acima, estão presentes nos estágios iniciais de todo e qualquer tipo de fontes de alimentação, e normalmente fazem parte de três tipos específicos de soluções:

• A solução convencional, o qual consiste em um circuito retificador com filtro capacitivo.
• A solução passiva para correção de fator de potência, a qual também envolve um circuito retificador, e elementos passivos (capacitores e indutores) para corrigir o fato de potência.
•  A solução ativa para a correção o fator de potência, a qual possuel um circuito retificador seguido de elementos passivos e ativos (transistores e diodos), para a obtenção deste fim.

Dentre as três soluções apresentadas, a solução convencional com filtro capacitivo apresenta-se como a pior delas, devido ao baixo fator de potência apresentado e a grande incidência de ruídos.  Já solução que envolve o uso de elementos passivos (Indutores e capacitores) para a correção do fator de potência, pode apresentar uma boa eficiência, chegando a ter um alto fator de potência na entrada. Contudo, tornasse impraticável em algumas situações, devido ao seu tamanho volumoso e pesado, além de outras desvantagens operacionais.

Os Pré-reguladores de Fator de Potência (PFC), circuitos que ultilizam elementos ativos, para a correção do fator de potência, apresentão-se como uma boa solução para o processamento eficiênte da energia proveniente da rede. Além disso, possuem algumas vantagens em relação aos circuitos que ultilizam elementos passivos, tais como a regulação da tensão na saída, e um tamanho relativamente pequeno em relação a estes circuitos.

Os PFCs operam por meio de chaveamentos em alta frequência, o que proporciona a redução considerável do seus componentes passivos e permite que técnicas de controle modernas sejam aplicadas mais facilmente. Com isso, através do controle adequado, pode se obter um fator de potência elevado na entrada (proximo a um) e paralelamente, controlar a tensão de saída, de forma mante-la constante em um valor desejado, independente da carga alimentada.

1. OBJETIVOS

O objetivo principal deste projeto consiste no desenvolvimento e na implementação de tecnicas de controle analógico, para um conversor Boost, atuando como um pré-reglulador de fator de potência, em uma plataforma didatica. Para atingir tal objetivo será necessário:

• Projetar e especificar um conversor Boost;
• Implementar a modelagem matemática de um conversor Boost na plataforma de simulação computacional MatlabSimulink®;
• Implementar técnicas de controle analógico utilizando diferentes topologias com amplificadores operacionais,

1. JUSTIFICATIVAS

Devido ao baixo fator de potência dos retificadores tradicionais com um filtro capacitivo, a alta incidencia de ruídos que estes estão sujeitos, e as dificuldades de implementação de filtros passivos que contenham capacitores e indutores muito grandes, surge a necessidáde da ultilização de conversores CC-CC, como Pré-Reguladores de fator potência, que possam corrigir e evitar todos esses  tipos de problemas. Desta forma, torna-se necessário o uso de técnicas de controle, que viabilizem o correto funcionamento destes conversores, bem como possibilitem a obtenção de um alto fator de potência na entrada, de forma a evitar ao máximo a drenagem de potência reativa da rede.

Diante da importância das técnicas de controle na eletrônica de potência e dos conversores CC-CC nos mais diversos equipamentos e instalações elétricas no nosso dia a dia, surge a oportunidade de se implementar os conhecimentos de eletrônica analógica, no projeto de uma plataforma didática de controle analógico, aplicada a um conversor CC-CC. Desta forma, esse trabalho axiliara e complementará os estudos, nas áreas de eletrônica analógica, eletrônica de potência e sistemas de controle, evidenciando, uma aplicação pratica e real, dos conceitos de todas essas areas. Além do mais, esse trabalho podera enriquecer muito a bagagem, tanto do estudante que ira realiza-lo, quanto de outros estudantes que poderam aproveitar este trabalho futuramente.