2012.2 - Estabilizador de Tensão Alternada
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Universidade Federal do Cear PET Engenharia Eltrica Fortaleza CE, Brasil, Abril, 2013
Universidade Federal do Cear Departamento de Engenharia Eltrica PET Engenharia Eltrica UFC
Estabilizador de Tenso Alternada
Autores: Ren Pastor Torrico Bascop, Dr.; Igor de Souza Gonalves; Lucas Cordeiro Herculano; Ricardo Antnio de Oliveira Sousa Junior; Tlio
Naam Guimares Oliveira
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Sumrio
1. Motivao do trabalho
2. Tipos de estabilizadores
3. Estabilizador adotado
4. Controle aplicado
5. Circuito de Potncia para Montagem
6. Circuito de Controle para Montagem
7. Resultados de simulao
8. Concluses
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1. Motivao do trabalho
- A energia que alimenta mquinas e circuitos eltricos normalmente sofre interferncia na forma de onda dos seus sinais eltricos. Dentre as falhas na rede eltrica que ocasionam isso, pode-se citar: subtenso, sobretenso, picos de tenso, harmnicos;
Figura 1 Modelos de estabilizador Figura 2 Sinal estabilizado
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2. Tipos de estabilizadores
Figura 3 Estabilizador a reator saturvel
Figura 5 Estabilizador com mudana de derivaes de transformadores
Figura 4 Estabilizador a impedncia varivel
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2. Tipos de estabilizadores
Figura 3 Estabilizador a reator saturvel
VANTAGENS: - Erro esttico da ordem de 0,1%; - Baixo contedo harmnico - Robustez.
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2. Tipos de estabilizadores
Figura 4 Estabilizador a impedncia varivel
VANTAGENS: DESVANTAGEM: - Baixa THD; - Complexo circuito de controle exigindo grande - Baixo erro esttico; sincronismo nos interruptores. - Rpida resposta dinmica.
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2. Tipos de estabilizadores
Figura 5 Estabilizador com mudana de derivaes de transformadores
DESVANTAGEM: - O erro esttico no nulo em regime permanente o que acarretaria em
um elevado custo para aumentar o nmero de derivaes.
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2. Tipos de estabilizadores
Figura 6 Estabilizador usando sequncia de transistores
VANTAGENS: DESVANTAGENS - THD praticamente nula; - Alto custo; - Funciona como abaixador e elevador de tenso. - Baixo rendimento.
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3. Estabilizador adotado
Figura 7 Estabilizador do tipo compensador de tenso
VANTAGENS: - Boa resposta dinmica; - Baixo THD; - Baixo erro esttico.
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4. Controle Aplicado
Figura 8 Controlador Proporcional-Integral-Derivativo
Funo de transferncia
VANTAGENS Combina as vantagens dos controladores PI e PD: - PI: preciso do sistema, erro nulo em regime permanente; - PD: Aumenta a estabilidade relativa do sistema e torna a resposta mais rpida.
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5. Circuito de Potncia para Montagem
CIRCUITO DE POTNCIA
Figura 9 Circuito de potncia para montagem
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6. Circuito de Controle para Montagem
CIRCUITO DE CONTROLE
Figura 10 Circuito de controle para montagem
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7. Resultados de simulao
Especificaes de Projeto
Tenso de entrada Vin(rms) = 220 V
Potncia S = 1 KVA
Frequncia da rede F = 60 Hz
Frequncia de comutao Fs = 20 KHz
Tenso de sada Vout(rms) = 220 V
Relao de transformao a = 0,8 / 0,5
Figura 11 Forma de onda da tenso de entrada com -20% do valor ideal
Figura 12 Forma de onda da tenso e sada; Verde Sada; Azul Sada no controlada; Vermelha Sada controlada
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7. Resultados de simulao
Figura 13 Forma de onda da tenso de entrada com +20% do valor ideal
Figura 14 Forma de onda da tenso e sada; Verde Sada; Azul Sada no controlada; Vermelha Sada controlada
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Figura 15 Forma de onda da corrente de entrada
Figura 16 Forma de onda da corrente de sada
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7. Resultados de simulao
Figura 17 Forma de onda da tenso na chave, dois ciclos de f = 60 Hz
Figura 18 Forma de onda da tenso na chave, ciclos de f = 20 kHz
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7. Resultados de simulao
Figura 19 Forma de onda da corrente na chave, dois ciclos de f = 60 Hz
Figura 20 Forma de onda da corrente na chave, ciclos de f = 20 kHz
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7. Resultados de simulao
Figura 21 Forma de onda da tenso no diodo
Figura 22 Forma de onda da corrente no diodo
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8. Concluses
O objetivo da pesquisa foi conhecer o princpio de funcionamento de um estabilizador, os tipos mais utilizados comercialmente e projetar um estabilizador de baixo custo e alto rendimento.
Para o controle da malha de tenso, foi implementado um controlador PID, pois o mesmo abrange as vantagens dos controladores PI e PD.
Aps a anlise dos resultados simulados, percebe-se que o projeto vivel, tendo como prxima fase a implementao experimental do sistema.
Para o acionamento das chaves sero utilizados os circuitos drivers do projeto Circuitos de comando para MOSFETs e IGBTs de potncia.
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Obrigado pela Ateno.
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