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

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

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

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

2. Tipos de estabilizadores

Figura 3 Estabilizador a reator saturvel

VANTAGENS: - Erro esttico da ordem de 0,1%; - Baixo contedo harmnico - Robustez.

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.

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.

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.

3. Estabilizador adotado

Figura 7 Estabilizador do tipo compensador de tenso

VANTAGENS: - Boa resposta dinmica; - Baixo THD; - Baixo erro esttico.

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.

5. Circuito de Potncia para Montagem

CIRCUITO DE POTNCIA

Figura 9 Circuito de potncia para montagem

6. Circuito de Controle para Montagem

CIRCUITO DE CONTROLE

Figura 10 Circuito de controle para montagem

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

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

Figura 15 Forma de onda da corrente de entrada

Figura 16 Forma de onda da corrente de sada

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

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

7. Resultados de simulao

Figura 21 Forma de onda da tenso no diodo

Figura 22 Forma de onda da corrente no diodo

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.

Obrigado pela Ateno.

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