Pesquisas de Mestrado no INEP - 2008

Gabriel Tibola
Gierri Waltrich
Gláucio Roberto Tessmer Hax
Gleyson Luiz Piazza
Gustavo Ceretta Flores
Mateus Costa Maccarini
Rodrigo da Silva

Gabriel Tibola

Sistema Eólico de Pequeno Porte com Rastreamento de Máxima Potência

1 - Características Principais:
Rotor de eixo horizontal de três pás de passo fixo;
Gerador síncrono a ímã permanente de fluxo axial.

2 - Objetivos:
Avaliação do sistema eólico convencional no carregamento de baterias;
Obtenção de um modelo de simulação do sistema eólico;
Estudo de conversores estáticos de potência que otimizem o sistema;
Estratégia de controle para extração de máxima potência sem utilização de sensores mecânicos;
Comparação entre o sistema proposto e o convencional.

3 - Fundamento:
O princípio de funcionamento é baseado no cálculo da curva de máxima potência elétrica versus tensão retificada para se obter a máxima potência de saída para uma dada velocidade de vento a partir de perturbações na razão cíclica de um conversor CC-CC.

Figura 1 - Representação do Sistema Convencional.

Figura 2 - Modelo Eólico de Simulação para o Sistema Convencional.

Figura 3 - Formas de Onda do Sistema Convencional para Velocidade do Vento igual a 10 m/s.

Figure 4 - Sistema Proposto para Otimização.

Figura 5 - Conversor Buck e Estratégia de Controle.

Figura 6 - Circuito de Simulação do Conversor Buck para Rastreamento de Máxima Potência.

Figura 7- Principais Formas de Onda do Sistema com MPPT para Velocidade do Vento igual a 10 m/s.

Gierri Waltrich

Inversor Multinível Trifásico com 9 Níveis de Tensão na Carga

1 - Objetivo do trabalho: estudo de um modelo de uma estrutura multinível trifásica com nove níveis de tensão na carga.

2 - Estrutura: a estrutura foi baseada no inversor clássico.

Figura 1 – a) Inversor clássico; b) Alteração do inversor clássico; c) Estrutura empregada.


Figura 2 – Estrutura monofásica multinível com n níveis de tensão na carga.

Tabela 1 – Especificação do protótipo.


Figura 3 – Versão trifásica da Estrutura multinível com 9 níveis de tensão na carga.

3 - Resultado das simulações:

Figura 4 - Tensão e corrente na carga.


Figura 5 - Comando dos interruptores dos módulos inversores 1 e 2.

Gláucio Roberto T. Hax

UPS de Longa Autonomia Utilizando Célula a Combustível

1 - Objetivo do Trabalho:
Implementar um sistema que interligue uma UPS comercial com a Célula a Combustível, deixando essa UPS com uma autonomia maior que as UPSs convencionais com baterias.

Figura 1 - Estrutura comercial com interligação dos conversores estudados.

Estrutura do Conversor Forward de Interligação

Tabela 1 - Especificações do Conversor.


Figura 2 - Conversor Buck Equivalente.

Gleyson Luiz Piazza

Implementação de uma Fonte para Raio-Laser

1 - Objetivos do Trabalho:
Implementação de uma fonte de alta tensão para acionamento de um tubo de raio-laser.

2 – Estrutura:
O projeto utiliza o conversor meia ponte paralelo ressonante com saída em fonte de tensão, modulado por largura de pulso e operando com freqüência de chaveamento menor que a freqüência de ressonância. Utiliza cinco transformadores e cinco dobradores de tensão para alimentar o tubo de descarga, como demonstrado na figura 1. As características elétricas do laser são aproximadas pelo circuito da figura 2.

Figura 1- Estrutura utilizada.


Figura 2 - Circuito Equivalente para o laser.


Figura 3- Curva aproximada do laser.

Especificações da estrutura: Tensão de entrada do conversor meia ponte 155 V;
Tensão de acionamento do raio laser 50 kV;
Freqüência de chaveamento 45 kHz;
Potência da fonte 700 W;
Máxima potência do feixe 100 W;

3 – Simulações: A figura 4 apresenta o resultado de simulação para o conversor alimentando o tubo de descarga.

Figura 4 - Corrente e tensão de saída.

A figura 5 e a figura 6 apresentam os resultados experimentais para o conversor operando sem carga e com carga resistiva, respectivamente. São observadas a corrente no indutor e a tensão no capacitor ressonante.

Figura 5 - Tensão no capacitor e corrente no indutor ressonante.


Figura 6- Tensão no capacitor e corrente no indutor ressonante para carga resistiva.

Gustavo Ceretta Flores

Contribuição ao Estudo dos Inversores Cinco Níveis com Ponto Neutro Grampeado

Figura 1 - Inversor 5L-NPC com e sem diodos em série.


Figura 2 - Inversor 5L-NPC com Indutâncias Parasitas.


Figura 3 - Sobretensão no Diodo em Bloqueio e Sobretensão no IGBT em Bloqueio.

Mateus Costa Maccarini

Inversor Monofásico Sincronizado para a Conexão de um Gerador Eólico com a Rede Elétrica

1 - Objetivos do trabalho: Conexão de um gerador eólico de pequeno porte a rede de distribuição elétrica comercial.

2 - Estrutura escolhida: Inversor ponte completa monofásico com um transformador elevador de tensão na saída.

2.1 - Especificações da estrutura:
1kW de potencia de saída;
100V de tensão no barramento CC da entrada;
220V de tensão eficaz na saída;
Modulação PWM a três níveis.

Figura 1 - Inversor Monofásico.

3 - Resultados das primeiras simulações

Figura 2 - Circuito Simulado.

Degrau positivo de carga de 50%:

Figura 3 - Resultados da Simulação.

Rodrigo da Silva

Inversores Multiníveis com Transformadores de Múltiplos Enrolamentos

Figura 1 - Estrutura Fundamental.Objetivo: Eliminar as componentes com freqüência 2fo.

Figura 2 - Estratégia de Modulação.

Figura 3 - Resultados Experimentais.