Projeto Semestral Eletrônica Industrial INVERSOR DE TENSÃO COM MODULAÇÃO PWM SENOIDAL. Dados Gerais do Projeto

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1 Projeto Semestral Eletrônica Industrial INVERSOR DE TENSÃO COM MODULAÇÃO PWM SENOIDAL Dados Gerais do Projeto Objetivo: Desenvolver os conceitos básicos da Eletrônica de Potência, estudados nas aulas teóricas, por meio da sua aplicação na concepção e implementação de um protótipo, simplificado mas funcional, cujas características de saída sejam similares às de um equipamento comercial. Habilidades: Serão desenvolvidas as habilidades do aluno em realizar o projeto teórico de circuitos eletrônicos, especificação de componentes semicondutores, desenho e confecção de placas de circuito impresso, utilização de equipamentos de medição e solução de problemas em protótipos. Etapas: O projeto será divido em 3 etapas, sendo que cada etapa corresponde a um tempo específico de projeto e a um assunto distinto. Estas etapas deverão estar em consonância com o andamento das atividades teóricas, conforme descrito no cronograma do Plano de Ensino. 1ª Etapa Fonte de Tensão regulada para circuitos de comando. Será implementada uma fonte de tensão linear para alimentar todos os circuitos de comando de todas as etapas do projeto. Detalhes desta fonte serão passados no momento de iniciar a etapa. 2ª Etapa Estágio de Entrada Retificador controlado. Será desenvolvido um circuito retificador controlado, com seu circuito de comando, que servirá de fonte DC para o estagio de saída do projeto. Detalhes deste projeto serão passados no momento de iniciar a etapa. 3ª Etapa Circuito de Comando, Driver para acionamento e Inversor de Tensão. Um circuito modulador de sinal PWM senoidal será implementado, bem como o estagio de acionamento (Driver) das chaves eletrônicas do inversor. O circuito Inversor de Tensão em ponte será projetado e a carga que ele acionará será um motor AC.

2 1ª Etapa: Fonte de alimentação DC. Objetivo: Projetar uma fonte DC regulada, cujas saídas sejam capaz de fornecer tensões simétricas de +18V e -18V (ou +15V e -15V), ambas com capacidade de corrente de pelo menos 1A. Utilizar um transformador com 2A de corrente de saída ou mais e com tensão eficaz do secundário de 18V (15V para saída em +15V e -15V). Tensão de entrada de 127/220V. A estrutura a ser utilizada é a de um retificador em ponte, com interligação do ponto médio do transformador ao meio do banco capacitivo, conforme mostra a Figura 1. Figura 1 - Circuito retificador a ser utilizado. O circuito deverá ser montado em placa de circuito impresso. Pode ser uma placa desenvolvida pelo aluno (layout e confecção) ou pode ser uma placa universal. Data limite para a apresentação do protótipo da primeira etapa do projeto: 27/03/2019. Data limite para a entrega do relatório da primeira etapa do projeto: 29/03/2019. O Relatório deverá conter: - Capa, com a identificação dos alunos e da etapa do projeto; - Diagrama esquemático do circuito utilizado (desenhado pelos alunos); - Explicação do funcionamento, com indicação dos caminhos de circulação da corrente em cada etapa de funcionamento, bem como as formas de onda resultantes; - Cálculos, com explicação e justificativa, dos componentes utilizados; - Layout da Placa de circuito impresso (para quem fizer o protótipo neste tipo de placa); - Foto da Placa montada (Lado superior e inferior); - Aquisição das formas de onda mais relevantes, obtidas com o protótipo funcionando a plena carga; - Relato das constatações observadas na montagem e ensaio, e que não foram previstas no projeto. Se as constatações forem problemas, indicar de que forma eles foram resolvidos.

3 2ª Etapa: Fonte de Potência. Objetivo: Projetar uma fonte DC regulada, cuja saída seja capaz de fornecer uma tensão ajustável entre zero volts e a tensão de pico da rede, com capacidade para até 2 Ampères em tensão máxima e tensão de ripple máxima de. O circuito a ser utilizado é baseado no Gradador, onde a carga será substituída por um retificador de onda completa com filtro capacitivo. A Figura 2 apresenta o circuito a ser implementado. Figura 2 - Circuito gradador com retificador de onda completa a ser desenvolvido. O comando do gradador será feito com o CI TCA785, e cuja alimentação virá da fonte já implementada na primeira etapa do projeto. O circuito de comando segue o desenho apresentado na Figura 3. Figura 3 - Circuito de comando para o gradador, utilizando o CI TCA785.

4 Datas importantes: Início da etapa: 03/04/2019. Data limite para a apresentação do protótipo da primeira etapa do projeto: 08/08/2019. Data limite para a entrega do relatório da segunda etapa do projeto: 10/05/2019. O Relatório deverá conter: - Capa, com a identificação dos alunos e da etapa do projeto; - Diagrama esquemático do circuito utilizado (desenhado pelos alunos); - Explicação teórica do funcionamento do circuito de potência, com indicação dos caminhos de circulação da corrente em cada etapa de funcionamento, bem como as formas de onda resultantes. Também a explicação teórica do funcionamento do circuito de comando, com as principais formas de onda; - Cálculos, com explicação e justificativa, do capacitor de barramento (C3); - Layout da Placa de circuito impresso (para quem fizer o protótipo neste tipo de placa); - Foto da Placa montada (Lado superior e inferior); - Aquisição das formas de onda mais relevantes, obtidas com o protótipo funcionando a plena carga; - Relato das constatações observadas na montagem e ensaio, e que não foram previstas no projeto. Se as constatações forem problemas, indicar de que forma eles foram resolvidos.

5 3ª Etapa: Inversor de Tensão. Objetivo: Projetar um circuito inversor de tensão capaz de acionar um motor AC monofásico com tensão eficaz constante e frequência ajustável, a fim de controlar a velocidade de rotação do referido motor. O circuito a ser utilizado é o inversor em ponte completa onde a carga é um motor e a tensão DC de barramento é a tensão de saída do circuito da etapa 2. O circuito de potência a ser desenvolvido, juntamente com os drivers para cada braço de chaves é o apresentado na Figura 4. Figura 4 - Circuito inversor com os drivers para os comandos dos MOSFETES. O comando do circuito inversor será feito a partir de um circuito de modulação PWM que comparará uma onda senoidal de referência com um onda triangular. O circuito de geração da modulação PWM é o apresentado na Figura 5. Neste circuito tem-se o sinal de um circuito oscilador, que gera uma onda triangular, comparado com uma onda senoidal de frequência variável, provinda de um gerador de função. Este sinal é retificado por um retificador de precisão e então disponibilizado para comandar os drivers do inversor, sendo um comando defasado em 180 do outro através do circuito transistorizado de saída. Figura 5 - Circuito de comando para o Inversor de Tensão apresentado.

6 Datas importantes: Início da etapa: 15/05/2019. Data limite para a apresentação do protótipo da primeira etapa do projeto: 26/06/2019. Data limite para a entrega do relatório da terceira etapa do projeto: 28/06/2019. O Relatório deverá conter: - Capa, com a identificação dos alunos e da etapa do projeto; - Diagrama esquemático do circuito utilizado; - Explicação do funcionamento da parte de potência do inversor, com indicação dos caminhos de circulação da corrente em cada etapa de funcionamento, bem como as formas de onda resultantes; - Layout da Placa de circuito impresso (para quem fizer o protótipo neste tipo de placa); - Foto da Placa montada (Lado superior e inferior); - Foto das formas de onda mais relevantes, obtidas com o protótipo funcionando a plena carga; - Relato das constatações observadas na montagem e ensaio, e que não foram previstas no projeto. Se as constatações forem problemas, indicar de que forma eles foram resolvidos.