Simulação de elementos da eletrônica de potência usando Hardware-in-the-Loop.

Abstract

Os circuitos da eletrônica de potência devem ser validados por uma sequência de testes, que de preferência envolvam um baixo custo e uma alta segurança, dependendo de uma montagem física rápida para avaliação do seu comportamento prático. Tais procedimentos apresentam uma baixa segurança e um custo elevado, visto que qualquer erro de projeto pode causar uma perda significativa para a produção. Dentre as técnicas que são utilizadas para contornar esses problemas, a mais comum é o Hardware-In-the-Loop, que tem como objetivo permitir a validação de um sistema físico por meio de seu modelo simulado em tempo real, possibilitando a conexão da planta virtual com elementos físicos externos. Isso torna o processo mais benéfico em determinados casos, pois não é preciso construir um sistema real para a realização de testes específicos. Porém, ainda há dificuldades de expansão dessa implementação em algumas aplicações, sendo a maior delas o alto custo das plataformas digitais presentes no mercado. Por isso o objetivo do trabalho foi de utilizar um microcontrolador de baixo custo (Launchxl-f28379d) para simular os modelos de topologias comuns encontradas na literatura da eletrônica de potência. A metodologia abordada nessa monografia envolve a simulação nas duas configurações principais do HIL, para malha aberta e malha fechada, onde os conversores Buck, Boost, Buck-boost e o inversor monofásico são modelados por equações diferenciais e discretizados para a implementação no hardware digital escolhido. Para a configuração malha fechada o modelo do conversor buck é colocado em realimentação com um controlador PI, de forma a testar a iteração entre ambos. Os resultados experimentais obtidos de cada circuito são comparados com as respostas de um software computacional, sendo possível perceber as semelhanças e diferenças apresentadas em cada caso, que possibilitam uma base para a validação. O que se pode notar é que o resultado obtido para cada circuito em HIL seguiu o comportamento esperado perante a uma sequência de testes, deixando a contribuição da possibilidade de uso desse microcontrolador como simulador digital em tempo real de baixo custo para sistemas de complexidade compatível as suas especificações.