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: wmleao@gmail.com, lcgfreitas@yahoo.com.br

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).

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