�rea Cient�fica: Electrónica de Potência
Desenvolvimento de um Filtro Ativo Paralelo Monofásico Compacto e Didático Utilizando MOSFETs
Publicada a 2015-05-29
Aluno: Raul Fernando Silva Almeida      N�mero: 54036       Email: a54036@alunos.uminho.pt
Data in�cio: 07/11/2012      Data Conclus�o: 13/12/2013 

Orientador(es):
Nome: João Luiz Afonso      Email: jla@dei.uminho.pt   

Arguente(s):
Nome: Carlos Couto       Email: ccouto@dei.uminho.pt 
Data da defesa: 13/12/2013      

Descri��o:

A crescente expansão na utilização de equipamentos eletrónicos com consumos de corrente elétrica não sinusoidal, bem como a futura utilização massiva de veículos elétricos, estes ao serem carregados operam como uma carga não linear, contribuem para um decréscimo da qualidade de energia, levando a um aumento dos problemas de qualidade de energia elétrica em habitações, escritórios, comércio, entre outros. Esta diminuição da qualidade traduz-se num mau funcionamento de certos equipamentos, diminuição da produtividade e qualidade de certos processos industriais, entre outros.

O Grupo de Eletrónica de Potência e Energia (GEPE) da Universidade do Minho tem dedicado uma grande parte da sua investigação nesta área, para isso desenvolve Filtros Ativos de Potencia para compensar problemas de qualidade de energia, por forma a tornar esta tecnologia demonstrável publicamente, foi proposto o desenvolvimento de um Filtro Ativo Paralelo Monofásico compacto. Este equipamento vai compensar problemas na corrente, harmónicos e fator de potência. Para além disso, este equipamento, ligado a um circuito com algoritmo de MPPT (Maximum Power Point Tracking) pode ao mesmo tempo compensar os problemas na corrente e injetar energia na rede elétrica, proveniente de fontes de energia renováveis.

Este filtro ativo vai utilizar um inversor a MOSFETs ao contrário dos habituais inversores a IGBTs. O objetivo é utilizar frequências de comutação superiores, diminuindo assim os componentes constituintes do mesmo, tornando-o mais pequeno e leve. Um dos componentes mais volumosos é a indutância de acoplamento à rede, assim espera-se que esta indutância seja fabricada com núcleo de ferrite, diminuindo a seu tamanho e peso. A teoria de controlo utilizada vai ser baseada na teoria da potência instantânea (Teoria p-q). Para a implementação do sistema de controlo com base na Teoria p-q vai ser utilizado um DSC (Digital Signal Controller).

Pretende-se que o equipamento a ser desenvolvido seja leve e muito compacto, o objetivo é obter um Filtro Ativo Paralelo Monofásico portável para demonstrações em feiras, escolas, entre outros. Para isso, irá também ser acrescentado ao equipamento uma interface gráfica amigável onde seja possível visualizar as formas de onda das tensões e correntes da rede e carga, bem como outras variáveis importantes para o entendimento do funcionamento do equipamento e da tecnologia envolvida, dando assim a este uma certa capacidade didática.


Objectivos:

No âmbito da investigação realizada pelo GEPE-UM (Grupo de Eletrónica de Potência e Energia da Universidade do Minho) na área da Qualidade de Energia Elétrica, têm sido desenvolvidos Filtros Ativos de Potência. Por forma a aumentar a visibilidade do trabalho desenvolvido pelo GEPE-UM, o aluno deverá desenvolver um Filtro Ativo Paralelo Monofásico compacto e didático, para isso o inversor vai ser a MOSFETs para poder utilizar frequências de comutação mais elevadas, diminuído assim os seus componentes. Para tornar o equipamento didático vai ser acrescentado uma interface gráfica amigável para mostrar formas de onda e outras variáveis necessários para a demostração da tecnologia.

 

Este trabalho envolverá as seguintes tarefas:

- Estudo bibliográfico, com levantamento do "Estado da Arte". (1 mês)

- Realização de medições de Qualidade de Energia Elétrica em instalações residenciais. (1 mês)

- Realização de Simulações Computacionais com recurso ao PSIM. (2 meses)

- Desenvolvimento do Sistema de Controlo do Filtro Ativo Paralelo monofásico. (1 mês)

- Desenvolvimento do Andar de Potência do Filtro Ativo Paralelo monofásico. (1 mês)

- Teste do Filtro Ativo Paralelo monofásico (teste em bancada). (1 mês)

- Desenvolvimento de uma interface gráfica didática para o Filtro Ativo monofásico. (2 meses)

- Montagem do Filtro Ativo Monofásico numa caixa transportável. (1 mês)

- Escrita da Dissertação de Mestrado. (2 meses)

- Escrita de um Artigo Técnico.


Links importantes:
http://www.gepe.dei.uminho.pt/pt/

Palavras chave:
Filtro Ativo Paralelo, Teoria p-q, Inversor a MOSFETs, Qualidade de Energia Elétrica, Interface Gráfica.

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