Artigo - Plataforma Didática Boost e DSP - CBA 2012 - Versão Final Submetida 5
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PLATAFORMA DIDÁTICA PARA DESENVOLVIMENTO E APLICAÇÃO DE TÉCNICAS DE CONTROLE BASEADAS EM
DSP EM INVERSORES MONOFÁSICOS PARA MÓDULOS FOTOVOLTAICOS
WILLIAN M. LEÃO, ERICO C. GUIMARÃES, GUSTAVO B. LIMA, ERNANE A. A. COELHO,
AUGUSTO W. F. V. SILVA E LUIZ C. G. FREITAS
Núcleo de Pesquisa em Eletrônica de Potência (NUPEP)
Faculdade de Engenharia Elétrica (FEELT)
Universidade Federal de Uberlândia (UFU)
Uberlândia, MG, Brasil 38400-902
E-mails: [email protected], [email protected]
Abstract - Good theoretical knowledge is essential for the Electrical Engineering students, however, without practical experiments, it can become discouraging. Therefore, in order to combine theory with practical applications on the subject of Power Electronics, in this
paper is presented the development of a learning platform for teaching digital control through the implementation of a DC-DC Boost
converter and a Full-Bridge inverter. In this paper the authors are focused on presenting the development procedure and the respective results concerning the DC-DC stage and its control strategy implementation. Three relays were integrated to the power circuit with the
purpose of control, protection, and simulation of possible system failures. For the implementation of the control codes the DSP
TMS320F28335 of Texas Instruments® was used. Preliminary experimental and simulation results are presented and demonstrate the potential of the proposed platform for the purpose of teaching Power Electronics.
Keywords - Digital Control, Microcontroller, Learning Platform, DSP, Power Electronics, Boost, Full-Bridge.
Resumo - O bom conhecimento teórico é imprescindível para alunos do curso de Engenharia Elétrica, entretanto, sem a aplicação dos conceitos, estes podem se tornar desestimulantes. Portanto, a fim de aliar a teoria à prática em aplicações relacionadas à disciplina de
Eletrônica de Potência, neste trabalho é apresentado o desenvolvimento de uma plataforma didática para ensino de controle digital
através da implementação de um conversor Boost CC-CC e um inversor Full-Bridge. Neste artigo, os autores se concentram na apre-sentação dos procedimentos de desenvolvimento e os respectivos resultados acerca do estágio CC-CC e da estratégia de controle
aplicada. Três relés foram incorporados ao circuito de potência com o propósito de controle, proteção e simulação de possíveis falhas
no sistema. Para implementação do código de controle desenvolvido utilizou-se o DSP TMS320F28335 da Texas Instruments®. Resul-tados preliminares de simulação computacional e experimentais são apresentados e demonstram o potencial da plataforma didática
proposta para o ensino de Eletrônica de Potência.
Palavras-chave - Controle Digital, Microcontroladores, Plataforma Didática, DSP, Eletrônica de Potência, Boost, Full-Bridge.
1 Introdução
O crescimento da industrialização e da economia
exige maior demanda de energia elétrica, o que gera
uma preocupação com uso eficiente da energia.
Assim é necessário intensificar os investimentos e as
pesquisas voltados para a diversificação das fontes de
energia, com ênfase nas renováveis. Além disso,
observa-se uma tendência em substituir as enormes
estações geradoras de energia pelos chamados
“sistemas distribuídos”, os quais aumentam a
confiabilidade do sistema como um todo adicionando
redundâncias.
Diante desta constatação, observa-se o
importante papel desempenhado pela Eletrônica de
Potência no que tange ao desenvolvimento e controle
de conversores estáticos, pois são indispensáveis para
utilização e gerenciamento das fontes de energia
alternativas (célula combustível, painel fotovoltaico,
energia eólica, etc.), as quais são cada vez mais
presentes nos sistemas de geração e distribuição.
A busca para o aumento das densidades de
potência, ou seja, maior razão entre potência e
tamanho do conversor, motiva a investigação em
outros domínios, dentre eles, a aplicação de técnicas
de controle digital para promover maior flexibilidade
operacional e eficiência (Mattavelli, 2006).
A flexibilidade operacional alcançada
utilizando-se microcontroladores consiste no fato de
que a estratégia de controle utilizada pode ser
modificada e, portanto, a característica de
desempenho do conversor pode ser alterada, sem a
necessidade de alterações significativas de hardware.
Isto permite a execução de sofisticadas leis de
controle, que atuam mesmo em condições de não
linearidade, variações de parâmetros ou tolerâncias
de construção, seja por meios de autoanálise e
estratégias de auto ajuste, que podem ser muito
difícil de implementar com eletrônica analógica
(Muhammad,2009)(Ogata,1987).
Diante dessa perspectiva, este trabalho apresenta
o desenvolvimento de uma plataforma de ensino de
técnicas de controle baseadas em Digital Signal
Processor (DSP).Esta está sendo utilizada por alunos
e professores, no Núcleo de Pesquisa em Eletrônica
de Potência (NUPEP), para projeto e implementação
de técnicas controle digital em eletrônica de potên-
cia.
2 Plataforma didática proposta
A plataforma proposta para ensino de técnicas de
controle baseadas em DSP é constituída de quatro
placas, sendo: um conversor CC-CC (Boost), um
inversor CC-CA (Full-bridge), um kit
desenvolvimento DSP F28335 Delfino da Texas®
,
uma placa de aquisição de sinais, contendo um
sensor de tensão e um de corrente, conforme ilustra a
Figura 1.
Figura 1. Plataforma de Treinamento. a) Conversor Boost;
b) Placa de aquisição de sinais; c) Inversor Full-bridge;
d) DSP TMS320F28835.
Para implementação dos códigos de controle,
utilizou-se o microcontrolador DSP TMS320F28335
da Texas Instruments®
. A plataforma didática em
foco proporciona a aplicação de técnicas de controle
para os conversores Boost e Full-Bridge, objetivando
o estudo e implementação de técnicas de controle
Maximum Power Point Tracking (MPPT) e de cone-
xão de sistemas fotovoltaicos à rede elétrica. Nesse
sentido, sua construção foi dividida em duas etapas,
uma para implementação do estágio CC-CC e outra
para implementação do estágio CC-CA. Neste artigo
será dada especial atenção ao módulo CC-CC.
No que tange ao microcontrolador utilizado, des-
taca-se que o TMS320F28335 é um processador
digital de sinais de ponto flutuante, de 32 bits e 150
MIPS (150 milhões de instruções por segundo) (Te-
xas Instruments®, 2007):
Figura 2. Placa do kit desenvolvimento F28335 Delfino da Texas®
2.1 Desenvolvimento do Módulo CC-CC
O módulo CC-CC consiste em um conversor
Boost com três relés auxiliares (K1, K2 e K3),
conforme ilustrado na Figura 3. O relé K1
apresentado é responsável pelo acoplamento do
circuito de potência à fonte de corrente contínua. O
relé K2 e a resistência RPC constituem no circuito de
pré-carga do capacitor C1 e o relé K3 é o responsável
pelo acoplamento da carga ao conversor. O circuito
de acionamento dos relés consiste em um led em
série com a bobina do relé de forma a indicar ao
usuário que o relé está acioanado. Em paralelo a
bobina e o led, há um diodo de roda-livre para
desmagnetizar a bobina do relé. Para alimentação dos
relés foi utilizado um fonte de +12V que alimenta o
circuito de comando do relé através de um transistor
acionado pelo DSP. O transistor utilizado foi um
BC639 devido a seu alto ganho de corrente
possibilitando que o relé seja acionado por uma saída
do DSP.
No acionamento da chave (mosfet) há um
circuito push-pull de +12/-12V de forma que na
ausência de sinal do DSP a chave permaneça aberta.
Por se tratar de uma plataforma didática há
possibilidade de alterar o indutor e o capacitor do
conversor Boost. Além dos relés auxiliares, observa-
se um fusível de proteção contra sobrecorrente (F1).
Figura 3. Módulo CC-CC
O princípio de operação do módulo CC-CC é
apresentado em etapas através da sequência de
figuras ilustradas a seguir. As linhas claras no
circuito indicam as partes desativadas, e as linhas
escuras ilustram as partes ativadas indicando a
circulação de corrente elétrica.
2.2 Operação Normal
Na 1ª etapa, o circuito de potência (Boost) não
está conectado a fonte CC de alimentação e o circuito
de controle (DSP) está desligado, como mostra a
Figura 4.
Figura 4. Circuito de potência e de controle desenergizados (1ª etapa).
Na segunda etapa, conforme ilustra a Figura 5, o
circuito de potência ainda se encontra desenergizado,
aguardando ação do circuito de controle. Observa-se
que todos os relés inicialmente estão energizados,
pois o DSP mantém suas saídas em nível alto no seu
processo de inicialização. Logo, como procedimento
para utilização da plataforma, deve-se primeiramente
realizar a alimentação do circuito de controle e
depois o circuito de potência.
Figura 5. Circuito de potência desativado e circuito de controle em operação (2ª etapa).
A partir da terceira etapa mostrada na Figura 6, a
lógica de controle entra em funcionamento. A
corrente provinda da fonte para carregamento do
capacitor de saída é limitada pela resistência de pré-
carga RPC.
Na sequência, conforme ilustrada na Figura 7, a
carga é acoplada ao circuito através da
desenergização do relé K3. Finalizado a etapa de pré-
carga (K2 desnergizado), conforme apresentado na
Figura 8, a operação do conversor Boost é
inicializada de acordo com a estratégia de controle
definida.
Nas figuras Figura 9 e Figura 10, são
apresentados os circuitos equivalentes com a chave
S1 fechada e aberta, respectivamente. Quando S1 está
fechada, a corrente no indutor cresce linearmente e a
energia drenada da fonte é armazenada no indutor em
forma de campo magnético. Assim que S1 é aberto, a
energia armazenada no indutor é entregue à carga via
diodo D1.
Figura 6. Circuito de potência alimentado e circuito de controle em
operação (3ª etapa).
Figura 7. Acoplamento da carga (4ª etapa).
Figura 8. Remoção da pré-carga (5ª etapa).
Figura 9. Chave fechada (operação normal).
Figura 10. Chave aberta (operação normal).
2.3 Dispositivos de Proteção Implementados
Caso haja uma sobrecarga de 10% da corrente de
entrada na plataforma, os pulsos de ataque de gatilho
da chave S1 são retirados. Essa proteção é
implementada via software podendo ser alterada de
acordo com a necessidade do usuário. Se esta
corrente continuar aumentando, devido, por exemplo,
a algum curto-cuicuito, na plataforma ou falha na
chave, os relés K1 e K2 são acionados (Figura 11),
desacoplando a plataforma da fonte CC de
alimentação. Após a interrupção de corrente
proveniente da fonte de alimentação, o relé K3 é
acionado, levando o circuito de potência e controle
ao seu estado inicial, ilustrado na Figura 5.
Figura 11. Interrupção 2: Sobrecarga Continua.
2.4 Desenvolvimento do Módulo CC-CA
O módulo CC-CA consiste em um conversor
Full-bridge que gera uma onda senoidal a partir de
uma tensão contínua. O funcionamento do inversor
consiste no chaveamento em alta frequência com
largura de pulso variável, de tal sorte que componen-
tes harmônicos da tensão CA gerada são eliminados
pelo filtro passa faixa (filtro LC) utilizado na saída
do conversor. Destaca-se a existência de um pequeno
sensor de corrente conectado ao barramento CC, que
possui uma baixa resistência, não afetando significa-
tivamente o funcionamento do conversor.
Os fusíveis empregados são uma proteção extra,
em caso de falha no controle. Tais dispositivos pro-
tegem a carga contra sobrecorrentes e protegem as
chaves semicondutoras contra curto-circuito nos
braços do inversor. Já os circuitos de snubber foram
utilizados para amortecer as oscilações de alta fre-
quência geradas durante a comutação e para evitar
elevados esforços de tensão sobre as chaves.
O princípio de operação do módulo CC-CA é
apresentado em duas etapas através das Figura 12 e
Figura 13. O fechamento das chaves S1 e S4 são si-
multâneos, assim como o acionamento das chaves S2
e S3 que, por sua vez, são complementares ao acio-
namento das chaves S1 e S4. Portanto consegue-se
impor corrente alternada na carga. Assim, a partir do
conceito básico de funcionamento deste conversor é
possível estudar diversas técnicas controle, a fim de
impor uma tensão senoidal na saída, tanto em siste-
mas isolados quanto em sistemas conectados à rede
elétrica.
Este módulo foi construído de tal forma que pos-
sa ser acoplado ao conversor Boost em cascata, pos-
sibilitando o estudo de um sistema inversor com dois
estágios, sendo um elevador (conversor CC-CC) e
outro inversor (conversor CC-CA). Este último,
também ilustrado na Figura 1, encontra-se em fase
final de implementação e os respectivos resultados
serão apresentados em trabalhos futuros.
Figura 12. Conversor Full-bridge (1ª etapa).
Figura 13. Conversor Full-bridge (2ª etapa).
3 Dimensionamento dos Módulos
3.1 Projeto do módulo CC-CC
O conversor Boost utilizado nesta aplicação foi
dimensionado de acordo com os parâmetros de proje-
to apresentados na Tabela 1. A partir da referência do
Pomilio (2006) o conversor Boost foi dimensionado e
os resultados encontrados são apresentados na Tabela
2. Desta forma, os componentes especificados para a
construção do protótipo são apresentados na Tabela
3.
Tabela 1- Parâmetros nominais de projeto
Parâmetro Valor
Potência de saída, Po 500W
Tensão de saída, Vo 100V
Tensão de entrada, Vi 60V
Variação da tensão de entrada, %∆Vief 10%
Variação da corrente de entrada, %∆Iief 10%
Frequência de comutação, fs 50kHz
Rendimento estimado, η 0,92
Tabela 2 – Dados de dimensionamento
Dados Valor
Indutância do Boost, LMIN 1,13mH
Capacitância do Boost, CMIN 661µF
Corrente de Pico Máxima 6,8A
Tabela 3– Especificação dos componentes do conversor Boost
Item Características
Indutor L 1,5mH
Capacitor C 470µF de 400V
Mosfet IRFP460
Diodos HFA30TA60C
4 Simulação do módulo CC-CC
Na simulação do módulo CC-CC, realizada no
software PSIM®, pretende-se verificar o comporta-
mento dinâmico do conversor, além de verificar os
esforços de tensão e corrente em cada componente
do circuito.
O circuito simulado, conforme ilustra a Figura
15, consiste de três chaves (representando os relés
K1, K2 e K3) acionadas pelo controle implementado
no bloco C, onde foi implementado o código de con-
trole desenvolvido. Para o controle da corrente do
indutor de entrada e da tensão de saída, são coletados
os sinais de corrente na entrada e tensão no capacitor
de saída. Na simulação, os sinais passam por um
filtro passa-baixa (atuando como um filtro anti-
aliasing), de forma a eliminar frequências indesejá-
veis devido ao chaveamento, garantindo uma correta
amostragem do sinal. Além disso, é colocado um
bloco ZOH para definir a taxa de amostragem do
sinal, independente do tempo de simulação (time
step). A frequência de amostragem foi de 100 kHz, o
dobro da frequência de chaveamento, para duas atua-
lizações do controle dentro de um período de chave-
amento, obtendo uma melhor resposta do controle.
Figura 15. Simulação módulo CC da Plataforma no PSIM®.
O sinal controle Vt obtido na saída do bloco C é
comparado com uma onda dente-de-serra a fim de
gerar o sinal PWM para acionamento da chave do
conversor Boost. Duas fontes para simulação de
degraus de carga são inseridas no circuito. Além
disso, foi colocada uma fonte de tensão de ruído
aleatório de ±5V em série com a fonte CC para simu-
lação do comportamento da plataforma diante de
variações de tensão da fonte.
Na simulação, foi definido para a plataforma:
um sistema de pré-carga para evitar o pico
de corrente devido ao transitório de carrega-
mento do capacitor do conversor Boost;
um sistema de proteção da carga para prote-
ger a carga contra sobrecorrente e sobreten-
são;
um sistema de proteção do conversor contra
sobrecorrente e sobretensão no mosfet.
Além da análise quanto às características opera-
cionais do conversor, foram definidos os testes a
serem realizados para avaliação experimental da
plataforma de treinamento desenvolvida. Dentre eles
são:
teste com degrau de carga: para avaliação de
estabilidade do projeto contra sobretensões e
afundamentos na tensão de saída devido às
variações de carga;
teste com degrau da tensão de alimentação:
para avaliação do conversor em situações de
subtensões ou sobretensões de curta duração
(meio ciclo até 3 segundos).
A modelagem a ser implementada em toda a pla-
taforma prioriza uma rotina de controle versátil, na
qual possa haver alterações na rotina de controle,
sem modificar outras rotinas (como pré-carga e pro-
teções), no intuito de diminuir o tempo gasto na
elaboração do código de controle, tendo um melhor
aproveitamento de processamento e possibilitando
uma diversidade de métodos de controle e aplicações
para a mesma plataforma. O controle do conversor
foi elaborado através de simulação no software
PSIM® a fim de definir as estratégias de controle a
serem implementadas. As simulações foram feitas
através do recurso do bloco C no qual é possível
implementar o código de controle no ambiente de
simulação através de linguagem de programação.
5 Modelagem da Planta
Antes de estabelecer o controle do conversor, é
necessário levantar o modelo do mesmo. Para tanto
foi utilizado o Modelo por Espaço de Estado Médio,
e com auxílio do software Mathcad, obteve-se as
funções de transferência: da corrente de entrada em
relação à razão cíclica, e a função de transferência da
tensão de saída em relação à corrente de entrada.
(1)
(2)
6 Descrição do Controle
6.1 Descrição do Controle do módulo CC-CC
A modelagem do controle do módulo CC-CC foi
realizada através do fluxograma lógico descrito nas
figuras 16(a), 16(b) e 17 a seguir.
Figura 14. (a) Rotina de Pré-carga (b) Rotina de Interrupção.
Figura 15. Rotina Principal da Plataforma.
No estudo de técnicas de controle do convesor
foram estudados dois casos, os quais serão
apresentados. Salienta-se que, um estudo
aprofundando de técnicas de controle e modelagem
não foi o principal objetivo do presente trabalho, o
qual priorizou a verificação exerimental acerca da
viabilidade técnica para utilização da referida
plataforma por alunos de iniciação científica.
6.2 Caso I
No primeiro caso foi simulado um controle PI
(Proportional+Integral), aplicado ao conversor em
malha fechada com realimentação da tensão de saída.
O desempenho da planta foi verificado através da
realização de dois testes com degraus de 50% de
carga e pela inserção de ruído na tensão de alimenta-
ção. O diagrama de blocos e o fluxograma lógico do
controle implementado são apresentados nas figuras
Figura 16 e Figura 17, respectivamente. O resultado
de simulação obtido é apresentado na Figura 18. Para
a definição dos controladores, foi utilizada a ferra-
menta Sisotool do software Matlab, e o Método do
Lugar das Raízes e a conversão do controlador con-
tínuo para discreto foi realizada através do Método
de Aproximação de Tustin.
Figura 16. Diagrama de blocos para o controle de tensão com um
controle PI.
Figura 17. Rotina de Controle PI do Boost.
Figura 18. Resultado da Simulação para o controle PI do Boost.
Onde:
0 < t < t0 – etapa de pré-carga.
t0 – fim da pré-carga e início do controle PI
0 < t < t1 – regime transitório.
t1 < t < t2 – regime permanente.
t2 – início do degrau positivo de carga de 50%.
t2 < t < t3 – regime transitório.
t3 < t < t4 – regime permanente.
t4 – início do degrau negativo de carga de 50%.
t4 < t < t5 – regime transitório.
t > t5 – regime permanente.
6.3 Caso II
Nota-se na simulação da Figura 18, a carga do
capacitor de saída se dá suavemente, sem qualquer
pico de corrente na entrada do conversor. Todavia, é
verificado sobretensão e afundamentos acentuados na
tensão de saída durante variações de carga, conforme
esperado. Portanto, evidencia-se uma oportunidade
para análise dos resultados encontrados e a imple-
mentação de melhorias no projeto dos compensado-
res e da técnica de controle utilizada. Por exemplo, o
usuário da plataforma, implementando a técnica de
controle projetado através do simulador computacio-
nal, pode identificar o padrão de desempenho do
compensador projetado e tentar aumentar a velocida-
de de resposta do controlador PI utilizado. Entretan-
to, tal modificação poderia ocasionar overshoot na
tensão de saída durante a energização do conversor
(instantes entre t0 e t1). Nesse contexto, destaca-se
que a utilização da plataforma didática proposta
desperta, através da realização de ensaios experimen-
tais, o senso crítico do aluno diante dos resultados
encontrados.
No intuito de se obter um controle que reduza
estes inconvenientes, foi realizada a análise da apli-
cação de um controle em cascata. O controle atua em
duas malhas, interna e externa, sendo a interna mais
rápida que a externa. Nesta aplicação, tem-se como
malha rápida a de corrente e malha lenta a de tensão,
conforme ilustra a figura 21. Quando há uma varia-
ção de carga, a compensação de corrente ocorrerá de
forma mais rápida que a compensação de tensão, de
forma que o controle antecipe sua ação impedindo
que haja sobretensão ou afundamento na tensão sobre
o capacitor de saída. A partir da simulação no PSIM®
e obteve-se o resultado apresentado na Figura 21.
Nota-se que o controle atuou de forma satisfatória,
mantendo constante a tensão na saída do conversor
na ocorrência do degrau positivo e negativo de carga.
Figura 19. Modelo do Controle em cascata.
Figura 20. Rotina de Controle PI em cascata do Boost.
Figura 21. Resultado da Simulação para o controle em cascata.
Onde:
0 < t < t0 – etapa de pré-carga.
t0 – fim da pré-carga e início do controle PI
t1 – início do degrau positivo de carga de 50%.
t2 – início do degrau negativo de carga de 50%.
7 Resultados Experimentais
Para análise experimental da plataforma operan-
do como um conversor CC-CC foi utilizado uma
fonte CC chaveada como fonte de alimentação. Por
questões de limitação desta fonte, foi solicitado como
tensão saída de 100 V, a partir de uma tensão de
alimentação de 60 V na entrada.
As figuras 22 e 23 mostram a forma de onda da
tensão de saída do Boost ao iniciar a plataforma, para
o caso I e II respectivamente. Note que para o caso
II, a tensão de saída do Boot entrou em regime per-
manente em menor tempo. Sendo que ambos os ca-
sos priorizou um baixo overshoot da tensão.
Já nas figuras 24 e 25 houve um degrau negativo
de carga (100% 50%) e nas figuras 26 e 27 houve
um degrau de carga positivo (50% 100%) para
ambos os casos. Comparando os resultados alcança-
dos nos casos analisados, nos dois primeiros, verifi-
ca-se que há afundamento de tensão e sobretensão no
capacitor de saída durante a manobra de carga. No
caso II, pode-se melhorar o resultado, em outras
palavras, diminuir o afundamento e a sobretensão da
tensão de saída do conversor, aumentado a velocida-
de da malha controle de corrente.
Em suma, em ambos os casos, não há diferença
considerável quanto à variação da tensão, mas para o
2º caso (controle em cascata) verificamos melhor
tempo de resposta que no 1º caso. A tabela a seguir
resume as informações dos testes.
Figura 22. Partida da Platafor-
ma de tensão da saída do Boost
(1ºcaso).
Figura 23. Partida da Platafor-
ma de tensão da saída do Boost
(2ºcaso).
Figura 24. Teste para um degrau de carga de 100% para
50% (1º caso) – utilizando
acoplamento CA para o CH 1.
Figura 25. Teste para um degrau de carga de 100% para
50% (2º caso).
Figura 26. Teste para um degrau de carga de 50% para
100% (1º caso).
Figura 27. Teste para um degrau de carga de 50% para
100% (2º caso) - utilizando acoplamento CA para o CH 1.
Tabela 4 - Síntese dos resultados alcançados para as duas técnicas
de controle implementadas.
Tempo 1º caso 2º caso
- de assentamento 75ms 6ms
- de recuperação sobretensão 55ms 40ms
- de recuperação de afundamento 25ms 9ms
8 Benefícios da Plataforma
Devido à grande dificuldade na implementação
do controle digital em Eletrônica de Potência, os
alunos se sentem inseguros e com dúvidas no desen-
volvimento e implementação de técnicas de controle
e de conversores estáticos, principalmente por não
haver nenhuma estrutura para realização de testes
experimentais. Portanto, para possibilitar a integra-
ção da teoria com a prática, pode-se utilizar a plata-
forma desenvolvida para explicar passo a passo todo
processo de implementação do código de controle e
as características de desempenho obtidas mediante a
aplicação de diferentes ações de controle.
Neste contexto, são listadas a seguir as princi-
pais vantagens acerca da plataforma didática desen-
volvida e que foram identificadas pelos usuários:
Segurança e proteção contra uso incorreto;
Versatilidade;
Motivação do aluno por intermédio de expe-
rimentos práticos;
Desenvolvimento da habilidade de executar
medições em sistemas reais;
Conscientização da importância de modelar
o conversor e da técnica de controle;
Integração com os resultados de simulação;
Todos os detalhes da implementação acessí-
veis ao usuário.
8 Custos Financeiros
O preço final da plataforma didática implemen-
tada foi de R$929,00, incluindo o custo do DSP utili-
zado, conforme apresentado na Tabela 5. Os demais
componentes (resistores, capacitores, conectores,
indutores e etc.) foram resumidos em “Outros itens”.
Tabela 5. Custos na plataforma didática
Itens Qtde Valor
Unitário
Valor
Total
Bornes 10 R$1,00 R$10,00
Relés +12VCC 3 R$3,00 R$9,00
DSP da Texas®
TMS320F28335
Delfino
1 R$200,00 R$200,00
Placa de fibra
de vidro
210x270mm
2 R$55,00 R$110,00
Outros itens - - R$300,00
Placa de Aquisi-
ção de Sinais 1 R$300,00 R$300,00
Custo Total - - R$929,00
9 Conclusão
A plataforma didática apresentada ao longo des-
te artigo revela ter um grande potencial para apoiar o
ensino prático da matéria de Controle Digital aplica-
do em Eletrônica de Potência, permitindo ao aluno
desenvolver a capacidade de simular as condições de
operação de um conversor CC-CC, sendo sujeito a
diferentes combinações de problemas, que vão desde
variações de carga até prevenção de possíveis falhas
no conversor. Assim, o aluno é incentivado a apro-
fundar seus conhecimentos em técnicas de controle e
sua implementação utilizando microcontroladores.
Além disso, a plataforma didática proposta propicia
ao usuário uma visão crítica nos projetos de seus
conversores, levando em conta possíveis fontes de
falha e erros de medição, exercendo o papel de inte-
grador dos conhecimentos em Eletrônica de Potência
e Controle Digital.
Agradecimentos
Os autores agradecem o apoio financeiro da
FAPEMIG para construção da plataforma e ao CNPq
e à UFU pela bolsa de iniciação científica concedida
ao aluno do curso de graduação em Engenharia Elé-
trica Willian Martins Leão (PIBIC/CNPq/UFU -
Número do Processo: IC-CNPQ2011-0129).
Referências Bibliográficas
Mattavelli, P.; Buso, S.; Hudgins, J. (2006). Digital
Control in Power Electronics. Morgan &
Claypool Publishers.
Muhammad, H. R. (1999). Eletrônica de Potência
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