UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARANÁ JOÃO PAULO CAMELO CUNHA MATEUS LOVATEL MATIAS INVERSOR PROJETO 1: CONTROLE DE CORRENTE NA CARGA (GRID-TIE)

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1 UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARANÁ JOÃO PAULO CAMELO CUNHA MATEUS LOVATEL MATIAS INVERSOR PROJETO 1: CONTROLE DE CORRENTE NA CARGA (GRID-TIE) CURITIBA 2014

2 JOÃO PAULO CAMELO CUNHA MATEUS LOVATEL MATIAS INVERSOR PROJETO 1: CONTROLE DE CORRENTE NA CARGA (GRID-TIE) Projeto de especificação e construção de um inversor grid-tie apresentado como requisito parcial de aprovação na disciplina TE274 Tópicos Avançados em Eletrônica I. Prof. Dr. João Américo Vilela Júnior. CURITIBA 2014

3 SUMÁRIO 1 INTRODUÇÃO DESENVOLVIMENTO PROJETO BÁSICO PRINCÍPIO DE FUNCIONAMENTO MODULAÇÃO A TRÊS NÍVEIS CIRCUITO DE REALIMENTAÇÃO PROJETO DA PLACA DE CIRCUITO IMPRESSO PROJETO DO ELEMENTO MAGNÉTICO CALCULO DO COMPENSADOR MICROCONTROLADOR RESULTADOS SIMULAÇÃO DO INVERSOR PROJETADO DESAFIOS RELACIONADOS A INTERFERÊNCIA ELETROMAGNÉTICA PROTÓTIPO FINAL MEDIÇÃO DE RESPOSTA DO INVERSOR CONCLUSÃO BIBLIOGRAFIA ANEXO A: CÓDIGO DO MICROCONTROLADOR ANEXO B: ESQUEMÁTICO DO INVERSOR ANEXO C: BOARD DO INVERSOR... 38

4 3 1 INTRODUÇÃO O presente relatório é o elemento documental de encerramento do projeto de um circuito inversor grid-tie proposto como forma de aplicação da teoria apresentada e avaliação na disciplina TE274 Tópicos Especiais em Eletrônica I. No estudo dos inversores, foram propostas três arquiteturas diferentes para serem implantadas, dentre as quais o aluno deveria escolher uma para desenvolver em seu projeto. As arquiteturas propostas foram: Inversor com controle de corrente na carga (grid-tie); Inversor com controle da tensão na carga (off-grid); e Inversor com controle da frequência do motor. Dentre as arquiteturas apresentadas, esta equipe optou por desenvolver em seu projeto o inversor com controle de corrente na carga (grid-tie). 1.1 INVERSOR COM CONTROLE DE CORRENTE NA CARGA (GRID-TIE) A principal tarefa de um inversor é converter uma tensão contínua de entrada numa tensão alternada simétrica de saída com módulo e frequência determinados. A frequência da tensão de saída do inversor é determinada pelo chaveamento dos dispositivos semicondutores que formam o inversor. A frequência depende, portanto, do circuito de controle. Inversor grid-tie é um dispositivo elétrico/eletrônico que permite os usuários de energia renováveis ligar seus sistemas a rede da concessionária. Portanto, o excedente de energia produzido pelos sistemas alternativos (solar e eólico) pode alimentar outros consumidores da rede da concessionária. Esse sistema é muito utilizado em países onde os produtores dessa energia alternativa vendem a concessionária local o excedente de produção (durante o dia, por exemplo) e compram de volta quando o consumo aumenta (horários de picos). O Inversor funciona convertendo a tensão e a corrente elétrica, que recebe dos painéis solares ou mesmo turbinas eólicas (ou outra fonte de energia de corrente contínua), em corrente alternada.

5 4 A principal diferença entre um inversor comum e um inversor grid-tie é que o último é capaz de se interligar com a rede da concessionária, devido a sua capacidade de sincronizar sua frequência e fase com a rede da concessionária e a sua tensão de saída com a rede que se deseja conectar. Para chegar a tal funcionamento é implementado um controle da forma de onda da corrente fornecida pelo inversor para a rede. O inversor implementado tem como tensão DC de entrada de 230 V e injeta corrente de 1,8 A em uma rede de 110 Vac.

6 5 2 DESENVOLVIMENTO 2.1. PROJETO BÁSICO Independente do projeto escolhido pelos alunos, todas as equipes teriam que desenvolver um inversor básico que serviria de ponto de partida para o projeto escolhido. O inversor básico deveria ser capaz de receber uma tensão DC de 230 volts e gerar uma tensão alternada na saída. O projeto básico pode ser observado na figura 01 abaixo. Figura 1 - Esquemático do inversor básico. O terra do microcontrolador deverá ser o mesmo do circuito de potencia. S1, S2, S3 e S4 têm como especificação uma tensão de 200 volts e corrente de dreno

7 6 de 8A. Esses transistores podem ser implementados através dos transistores físicos IRF840 ou IRF740. Os resistores R9, R10, R11 e R12 são de um terço de watts com 10K ohm de resistência. Os diodos ultra rápidos D1, D4, D7, D8, D9 e D10 operam com 200 volts em 1A. Esses diodos comerciais UF4007 podem ser empregados neste projeto. Os resistores R1, R2, R3, R4, R5 e R6 também são de um terço de watts, mas com 15 ohm de resistência. Os capacitores C1 a C6 são especificados para operar com 20 volts usando 10uF de capacitância. As especificações dos diodos D2, D3, D5 e D6 podem ser obtidos pelo diodo comercial 1N4148. O microcontrolador utilizado foi ARM Cortex TM4C123G implementado através da placa de desenvolvimento Tiva C Series TM4C LaunchPad Evaluation Board (EK-TM4C123GXL). Maiores detalhes serão descritos no tópico sobre o microcontrolador usado PRINCÍPIO DE FUNCIONAMENTO O inversor monofásico de tensão na configuração ponte completa é apresentado nas figuras 2 abaixo. Figura 2 - Estrutura básica do inversor de tensão em ponte completa. O funcionamento básico é exposto através das figuras 3, 4 e 5 abaixo e são dividido em duas etapas (figura 3 e figura 4).

8 7 1ª ETAPA: S1 e S2 conduzem e S3 e S4 estão bloqueadas. Figura 3 - Estrutura básica do inversor de tensão em ponte completa 2ª ETAPA: S3 e S4 conduzem e S1 e S2 estão bloqueadas. Figura 4 - Estrutura básica do inversor de tensão em ponte completa

9 8 Figura 5 - Sinal de comando dos interruptores e forma de onda da tensão e da corrente na carga. A partir de uma fonte CC o inversor foi capaz de produzir uma tensão alternada na carga MODULAÇÃO A TRÊS NÍVEIS O sinal de comando são obtidos a partir da intersecção de duas ondas moduladas senoidais de mesma amplitude e frequência, mas defasada de 180º uma em relação a outra. Assim, o comando das chaves S1 e S4 é obtido comparando a onda portadora triangular V tri com a onda moduladora senoidal V seno1. Já o comando das chaves S2 e S3 é obtido através da comparação de V tri com a onda moduladora senoidal complementar V seno2. A figura 6 ilustra a forma de onda da modulação, da corrente no indutor e da corrente no capacitor.

10 9 Figura 6 - Forma de onda da modulação, da corrente no indutor e da corrente no capacitor Verifica-se que algumas harmônicas, observando a figura 7, que estavam presentes no espectro de frequência para a modulação a dois níveis, estão ausentes na modulação PWM a três níveis. Figura 7 - Espectro de frequência da modulação a três níveis.

11 CIRCUITO DE REALIMENTAÇÃO O circuito de realimentação é responsável por fornecer informações da saída para o microcontrolador que deverá atuar para produzir uma saída adequada. Neste contexto, a figura 08 ilustra o funcionamento do circuito de realimentação do inversor do tipo grid-tie. A corrente I ref é ajustada através de um potenciômetro que posteriormente será multiplicada por uma amostra instantânea da rede comercial. Esse produto foi rotulado por I ref. A corrente I ref será comparada com I inv que será fornecida pelo sensor de corrente que está ligada em série com a rede comercial. Esta comparação será realizada pelo microcontrolador. A fase de controle de corrente e a modulação PWM foram também implementadas através do microcontrolador. Figura 8 - Esquemático do inversor

12 PROJETO DA PLACA DE CIRCUITO IMPRESSO O projeto da placa de circuito impresso foi desenvolvido no software CAD Eagle e os gráficos podem ser visto no anexo. O anexo B mostra o esquemático completo incluindo o circuito de realimentação do inversor para posteriormente confecção da PCB. O Anexo C exibe a PCB final do inversor grid-tie. Perceba que o PCB separa a placa em duas partes. A primeira parte (esquerda) ficam os componentes de controle e a segunda parte (direita) encontra-se os elementos de potencia. Além disto, a região de controle contém uma malha de terra e a região de potencia não contém malha de terra. Na figura a seguir pode-se observar a placa montada, inclusive com o uso da técnica de recobrimento das trilhas de potência com estanho afim de melhor a condutividade e, consequentemente, diminuir o aquecimento quando o inversor operar com alta corrente de saída. Figura 9 - Placa montada

13 PROJETO DO ELEMENTO MAGNÉTICO Por se tratar de um projeto de cunho educacional, com a finalidade de aplicar os conhecimentos adquiridos, não foram levadas em consideração para o projeto do elemento magnético questões acerca de custo ou tamanho do elemento. Dessa forma foi decidido que seria projetado o elemento magnético de maior indutância, dado o núcleo de ferrite e o carretel que viesse a ser utilizado. Foi escolhido um núcleo de ferrite de seção transversal (Ae) de 2,316cm². O núcleo do tipo E utilizado possui as dimensões aproximadas apresentadas na figura a seguir. Figura 10 - Dimensões do elemento magnético Também seria necessário dimensionar o condutor que seria utilizado no enrolamento deste elemento magnético, sendo necessário considerar a corrente máxima do projeto. Uma vez que a máxima corrente de projeto é determinada pela máxima corrente do sensor ACS712, 5A, essa foi a corrente máxima considerada no projeto do elemento magnético. Outro requisito necessário para dimensionar o condutor que será utilizado no projeto está relacionado com o efeito pelicular e a profundidade de penetração da corrente no condutor. Na frequência de chaveamento de 80kHz verificou-se que a corrente teria uma profundidade de penetração do condutor de:

14 13 Considerando a densidade de corrente, para o cobre, de aproximadamente 450A/cm² e a corrente eficaz no indutor de, constatou-se que seria necessária uma área transversal de cobre de 7,8444E-3 cm². Foi escolhido o fio esmaltado AWG21, sendo necessário então dois fios paralelos para atender a densidade de corrente proposta máxima prevista. Com a intenção de se produzir a máxima indutância possível para o indutor foram enrolados o maior número de espiras possíveis no carretel adotado, totalizando 121 espiras. Com isso foi necessário calcular o tamanho de entreferro necessário para manter o indutor operando com um fluxo máximo de 0,3T, conforme determinar a formula a seguir: Considerando que o espaçamento necessário entre os núcleos de ferrite do tipo E equivale a metade da distancia de entreferro calculada, foram usados dois recortes de cartões plásticos que totalizaram 1,18mm de espessura, com isso a tamanho de entreferro resultante ficou em 2,36mm, garantindo assim um fluxo magnético máximo inferior a 0,3T. Como resultado, obteve-se o indutor apresentado na figura a seguir.

15 14 Figura 11 - Imagem do elemento magnético Com o indutor montado foram realizados dois ensaios para verificar a resposta do elemento magnético. Com o auxilio do professor Marlio J. C. Bonfim, foi utilizado o analisador de redes do Laboratório de Microeletrônica, Medidas e Instrumentação (LAMMI) para determinar a impedância do elemento magnético, conforme gráfico a seguir.

16 1,00 1,25 1,57 1,96 2,45 3,07 3,85 4,81 6,03 7,54 9,44 11,82 14,79 18,51 23,17 29,01 36,31 45,45 56,89 71,20 89,13 111,56 139,64 174,78 218,78 273,84 342,77 429,04 537,03 672,20 841,40 Indutância (mh) Caracterisca indutiva do elemento magnético 10 1 Frequência (khz) Figura 12 - Característica indutiva do elemento magnético Dessa forma foi identificado que, para a frequência de interesse de 80kHz o elemento magnético apresentou uma indutância de 2,75mH. Em um segundo momento foi ensaiada a operação do indutor com uma corrente alta afim de comprovar que o mesmo não atingiria a saturação na corrente máxima do projeto, de 5A. Neste ensaio o indutor foi colocado em operação com uma corrente superior a 7A e não foi identificada saturação do núcleo, comprovando assim a segurança da utilização do mesmo no projeto em questão CALCULO DO COMPENSADOR O primeiro passo para a determinação do compensador foi aplicar o modelo do inversor com os dados do circuito projetado utilizando o software MATLAB, conforme o script transcrito a seguir:

17 16 %======================================% % Compensador para a Malha de Corrente % %======================================% f= ; Ts=1/f; %======================================% % Inversor no dominio 's' %======================================% Vcc = 230; Lf = ; num_inversor = Vcc; den_inversor = [Lf 0]; FT_Inversor = tf(num_inversor,den_inversor) %======================================% % Filtro Anti-Alisign no dominio 's' %======================================% fi=11500; w = 2*pi*fi; num_alisign = w; den_alisign = [1 w]; FT_Filtro = tf(num_alisign,den_alisign) %======================================% % Produto Inversor & Filtro Anti-Alisign %======================================% FT_Inve_Filtro = FT_Inversor*FT_Filtro Inv_Fil_d = c2d(ft_inve_filtro,ts,'tustin') Em um primeiro momento foi projetado o compesandor para atuar no controle de um inversor operando em baixa tensão (23V no barramento), para que fossem realizados os primeiros testes. Na sequencia foi projetado o compensador para atuar na tensão nominal de barramento de 230V. O procedimento descrito neste relatório refere-se ao compensador para operação na tensão nominal, entretanto o procedimento de calculo do compensador é o mesmo para ambos os casos. A frequência de amostragem utilizada no código acima representa a frequência de amostragem do conversor analógico-digital do microcontrolador que adquire o sinal de corrente do sensor ACS712. Esta frequência foi medida durante a operação normal do microcontrolador afim de se obter o ponto real de funcionamento do mesmo. Obtida a função de transferência do conversor projetado e utilizando-a com a ferramenta sisotool do MATLAB foi possível determinar o diagrama de bode em malha aberta para o conversor, conforme figura a seguir.

18 Phase (deg) Magnitude (db) Open-Loop Bode Editor for Open Loop 1 (OL1) G.M.: Inf Freq: NaN Stable loop P.M.: 25.8 deg Freq: 9.41e+003 Hz Frequency (Hz) Figura 13 - Diagrama de bode do inversor sem compensador Foi escolhida como especificação do projeto do compensador uma frequência de corte de 3kHz e uma margem de fase de 60º. Para atingir tal especificação foram iseridos um polo real em 0,54852, um zero real em 0,34337 e um ganho de 0, no compensador C, conforme apresentado no diagrama de bode a seguir.

19 Phase (deg) Magnitude (db) Open-Loop Bode Editor for Open Loop 1 (OL1) G.M.: Inf Freq: NaN Stable loop P.M.: 60.1 deg Freq: 2.99e+003 Hz Frequency (Hz) Figura 14 - Diagrama de bode do conversor com circuito compensador Por fim, foi obtido com a inserção do compensador, uma frequência de corte de 2,99kHz e um ganho de fase de 60,1º, valores muito próximos do planejado, sendo considerado como um sucesso o projeto do compensador. Conhecendo a posição do polo e do zero do compensador foi possível determinar que: Sendo assim foi possível determinar que deveria ser inserido no código de controle um compensador no seguinte formato:

20 MICROCONTROLADOR O microcontrolador utilizado na placa do inversor foi o TM4C123GH6PM implementado através da placa de desenvolvimento Tiva C Series LaunchPad Evaluation Kit. O microcontrolador TM4C123GH6PM é voltado para aplicações industriais, incluindo o monitoramento remoto, máquinas eletrônicas de ponto-devenda, teste e medição, aparelhos e comutadores de rede, automação industrial, HVAC, equipamento de jogos, controle de movimento, transporte, e segurança. Figura 15 - Kit de desenvolvimento Tiva C Esse microcontrolador foi escolhido por ser um dispositivo que opera com um clock alto (80MHz) e integrar um controlador de PWM que permita a

21 20 implementação de PWM UP/DOWN. A tabela 1 resume os recursos encontrado no circuito integrado. Tabela 1 - Parâmetros do microcontrolador Parâmetros TM4C123GH6PM Pin & Package CPU 64LQFP ARM Cortex-M4 Flash (KB) 256 SRAM (kb) 32 Max Speed (MHz) 80 Pin/Package 64LQFP Motion PWM Outputs 16 QEI 2 GPIOs 43 Operating Temperature Range ( C) USB D, H/D, or OTG -40 to to 85 OTG SSI/SPI 4 I2C 4 UART 8 ADC Channels 12 ADC Resolution (Bits) 12 CAN MAC 2 SysTick External Peripheral Interface Sim Não 10/100 ENET MAC+PHY Não USB High-Speed with ULPI Não 10/100 ENET MAC Não LCD Controller Data Protection Não Não 1-Wire Master 0 Bi- and Quad- SSI/SPI Não

22 21 A figura abaixo ilustra o diagrama bloco do microcontrolador. Maiores informações podem ser obtidas no site Além do site, existe ainda uma série de vídeos e uma apostila onde constam laboratórios de aulas práticas de programação. A apostila pode ser acessada através do endereço: blic_sw/gsw-tm4c123g-launchpad/tm4c123g_launchpad_workshop_workboo k.pdf. Figura 16 - Diagrama bloco do microcontrolador

23 22 Com a intenção de utilizar corretamente o calculo do erro e a implementação do compensador, foi utilizado a unidade de calculo com ponto flutuante no referido microcontrolador. O código completo do programa que implementa o inversor no microcontrolador é apresentado no anexo A.

24 23 3 RESULTADOS O circuito apresenta os requisitos solicitados pelo o professor da disciplina, ou seja, entrada de 230 volts DC, saída de 110 volts AC. Foram feitas simulações do inversor e medido resultado do circuito implementado através de um osciloscópio. 3.1 SIMULAÇÃO DO INVERSOR PROJETADO A simulação de circuitos está ficando cada vez mais aceita como uma ferramenta padronizada de projeto de equipamentos eletrônico. O uso da simulação é reconhecido como uma necessidade prática, tornando-se uma ferramenta indispensável na formação de técnicos e engenheiros, principalmente na parte referente a projetos e interpretação de equipamentos eletroeletrônicos. O método prático para verificar o projeto de um circuito elétrico é construí-lo e testá-lo. No entanto, isso pode se tornar caro e consumir muito tempo. Como alternativa, o circuito pode ser cuidadosamente simulado usando um programa de computador antes da implementação do circuito real. O MatLab é um programa de simulação especialmente projetado para simulações matemáticas. Com interface poderosa, simulação rápida e apresentação de formas de onda semelhante à tela de um osciloscópio, o software mostra ser um ambiente de simulação poderoso para a análise gráfica. Os gráficos da simulação do MatLab pode ser encontrados no tópico 2.7, cálculo do compensador. 3.2 DESAFIOS RELACIONADOS A INTERFERÊNCIA ELETROMAGNÉTICA Pode-se destacar com um dos grandes desafios do projeto de um inversor a diminuição da interferência eletromagnética causada pelo chaveamento de altas potências na parte de controle do inversor. Neste projeto, em um primeiro momento foi destacada maior atenção ao desenho da placa de circuito impresso, de modo a

25 24 separar a parte de potência da parte de controle e no artifício de criar uma malha de terra na parte de controle do circuito. No entanto, os testes iniciais do inversor em malha aberta mostraram que esses cuidados não haviam sido suficientes para garantir o perfeito funcionamento do inversor. Ao se aplicar uma tensão de barramento igual ou superior a 150V, o microcontrolador deixava de responder, inibindo o funcionamento do inversor. Como o mesmo foi projetado para trabalhar com uma tensão de barramento de 230V, o problema encontrado foi alvo de estudo e tentativas de correção. Em um primeiro momento, por se acreditar que poderia ser uma interferência diferencial que atuaria nas malhas de alimentação do circuito, optou-se por iserir diversos capacitores SMDs entre as trilhas de alimentação do circuito, conforme pode ser visualizado na figura que se segue. Figura 17 - Detalhes dos capacitores inseridos Entretanto, o acréscimo de capacitores não representou um diminuição na interferência sofrida pelo circuito de controle. Neste momento partiu-se para uma

26 25 nova proposição onde vislumbrava-se que a interferência irradiada seria a causa dos problemas com o circuito de controle. Optou-se então por aplicar uma blindagem na placa do microcontrolador e na ligação da placa com o potenciômetro de ajuste de corrente de referência, conforme pode ser observados nas figuras que se seguem. Figura 18 - Comparativo entre uma placa com blindagem e outra sem blindagem Figura 19 - Utilização de cabo blindado na ligação do potenciômetro

27 26 Com a aplicação das duas técnicas mostradas acima, verificou-se o funcionamento correto do inversor para tensões de barramento superiores a 230V. 3.3 PROTÓTIPO FINAL Conforme já mencionado, o protótipo final do circuito conversor foi montado através da uma placa de circuito impresso (PCB) desenvolvida com o software EAGLE e corroída com percloreto de ferro em procedimento de confecção realizado pela uma pequena empresa de PCB. O protótipo confeccionado foi apresentado ao professor da disciplina e exibido em aula através de uma demonstração de funcionamento. As figuras abaixo exibem as imagens do protótipo final do inversor projetado.

28 Figura 20 - Imagem do protótipo final 27

29 Figura 21 - Imagem do protótipo final 28

30 29 Figura 22 - Imagem do protótipo final 3.4 MEDIÇÃO DE RESPOSTA DO INVERSOR A resposta do circuito foi medida através da utilização do osciloscópio disponível na bancada do laboratório. Foi então extraído o gráfico do osciloscópio que demonstrou o seu funcionamento conforme especificado. A figura abaixo mostra o funcionamento do circuito. O gráfico em verde exibe a tensão de saída do inversor e o gráfico em laranja escuro demostra o funcionamento da corrente fornecida.

31 A figura abaixo mostra os mesmo parâmetros, porém utilizado recurso do osciloscópio para valores médios. 30

32 31 4 CONCLUSÃO Conclui-se que o resultado final do projeto foi um sucesso uma vez que a equipe pode conhecer a teoria de funcionamento do inversor, modelar a resposta do mesmo em uma simulação computacional, projetar o circuito compensador desejado e obter, após a montagem do protótipo, a resposta esperada, o que veio a consolidar o conhecimento sobre inversores. Cabe resaltar ainda que a equipe obteve êxito ao cumprir o cronograma proposto para desenvolvimento do projeto, conforme estipulado pelo professor da disciplina. Houve, porém, danos definitivos em diversos componentes da placa durante um ensaio extra. Sugestões de solução foram dadas como implementações futuras para o projeto e o reparo esta sendo feito para tornar o protótipo funcional afim de poder ser utilizado como exemplo nas turmas seguintes da disciplina.

33 32 BIBLIOGRAFIA VILELA JÚNIOR, J. A. Projeto de Conversores CC/CC e Inversores - Notas de aula. UFPR. Curitiba-PR, Disponível em: < >. Acesso em: 13 abr

34 33 ANEXO A: CÓDIGO DO MICROCONTROLADOR #include <stdint.h> #include <stdbool.h> #include "inc/hw_memmap.h" #include "inc/hw_types.h" #include "inc/hw_timer.h" #include "inc/tm4c123gh6pm.h" #include "driverlib/debug.h" #include "driverlib/sysctl.h" #include "driverlib/adc.h" #include "driverlib/gpio.h" #include "driverlib/timer.h" #include "driverlib/pin_map.h" #include "driverlib/rom.h" #include "driverlib/pwm.h" #include "driverlib/fpu.h" #define TARGET_IS_BLIZZARD_RB1 #ifdef DEBUG void error (char *pcfilename, unsigned long ulline) { } #endif int main(void) { uint32_t uladc0value[4]; float ullinv; float uliref; float ulvsin; //float ulvsindc; //float ulk; float ulerro[2]={0,0}; float ulvc[2]={0,0}; float uliref2; // I'ref float activecycle; // Variáveis para o PWM float activecycle1; // Variáveis para o PWM //int LED = 2; // Configuração dos LEDS //SysCtlPeripheralEnable(SYSCTL_PERIPH_GPIOF); //GPIOPinTypeGPIOOutput(GPIO_PORTF_BASE, GPIO_PIN_1 GPIO_PIN_2 GPIO_PIN_3); //GPIOPinWrite(GPIO_PORTF_BASE, GPIO_PIN_1 GPIO_PIN_2 GPIO_PIN_3, LED); // Configuração do Ponto Flutuante FPULazyStackingEnable(); FPUEnable(); // Configuração do CHIPSELECT SysCtlPeripheralEnable(SYSCTL_PERIPH_GPIOC); GPIOPinTypeGPIOOutput(GPIO_PORTC_BASE, GPIO_PIN_4); GPIOPinWrite(GPIO_PORTC_BASE, GPIO_PIN_4, 0xFF);

35 34 activecycle = 125; activecycle1 = 125; SysCtlClockSet(SYSCTL_SYSDIV_2_5 SYSCTL_USE_PLL SYSCTL_OSC_MAIN SYSCTL_XTAL_ 16MHZ); //Configuração para 80MHz SysCtlPWMClockSet(SYSCTL_PWMDIV_8); SysCtlPeripheralEnable(SYSCTL_PERIPH_ADC0); // Habilita o ADC0 ADCHardwareOversampleConfigure(ADC0_BASE, 4); //Média por hardware de 4 amostras ADCSequenceDisable(ADC0_BASE, 1); //Desabilitar ADC0 para configuração ADCSequenceConfigure(ADC0_BASE, 1, ADC_TRIGGER_PROCESSOR, 0); //configura o ADC0 para uso, com sequenciador 1, trigger por processo e prioridade 0 ADCSequenceStepConfigure(ADC0_BASE, 1, 0, ADC_CTL_CH3); //ler o ADC0 CH3 - Linv(sensor de corrente) - PE0 ADCSequenceStepConfigure(ADC0_BASE, 1, 1, ADC_CTL_CH8); //ler o ADC0 CH8 - Iref(referencia de corrente) - PE5 ADCSequenceStepConfigure(ADC0_BASE, 1, 2, ADC_CTL_CH0); //ler o ADC0 CH0 - Vsindc - PE3 ADCSequenceStepConfigure(ADC0_BASE, 1, 3, ADC_CTL_CH2 ADC_CTL_IE ADC_CTL_END); //ler o ADC0 CH2 - Vsin(tensão da rede) - PE1 ADCSequenceEnable(ADC0_BASE, 1); //Habilita o ADC0 //Configure PB6 como PWM 0. SysCtlPeripheralEnable(SYSCTL_PERIPH_PWM0); SysCtlPeripheralEnable(SYSCTL_PERIPH_GPIOB); GPIOPinTypePWM(GPIO_PORTB_BASE, GPIO_PIN_6); GPIOPinConfigure(GPIO_PB6_M0PWM0); PWMGenConfigure(PWM0_BASE, PWM_GEN_0, PWM_GEN_MODE_UP_DOWN); PWMGenPeriodSet(PWM0_BASE, PWM_GEN_0, 250); PWMPulseWidthSet(PWM0_BASE, PWM_OUT_0, activecycle); //Dutyciclo //Configure PB7 como PWM 1. SysCtlPeripheralEnable(SYSCTL_PERIPH_PWM0); SysCtlPeripheralEnable(SYSCTL_PERIPH_GPIOB); GPIOPinTypePWM(GPIO_PORTB_BASE, GPIO_PIN_7); GPIOPinConfigure(GPIO_PB7_M0PWM1); PWMGenConfigure(PWM0_BASE, PWM_GEN_1, PWM_GEN_MODE_UP_DOWN); PWMGenPeriodSet(PWM0_BASE, PWM_GEN_1, 250); PWMPulseWidthSet(PWM0_BASE, PWM_OUT_1, 250-activeCycle); //Dutyciclo //Inicia PWMs PWMOutputState(PWM0_BASE, PWM_OUT_0_BIT, 1); PWMOutputState(PWM0_BASE, PWM_OUT_1_BIT, 1); PWMGenEnable(PWM0_BASE, PWM_GEN_0); PWMGenEnable(PWM0_BASE, PWM_GEN_1); while(1) { ADCIntClear(ADC0_BASE, 1); //limpa a flag da interrupção do ADC ADCProcessorTrigger(ADC0_BASE, 1); //trigger do ADC0 while(!adcintstatus(adc0_base, 1, false)) //Aguarda o ADC0 terminar a conversão { } ADCSequenceDataGet(ADC0_BASE, 1, uladc0value); //Guarda em uladc0value[0]=linv, uladc0value[1]=iref e uladc0value[2]=vsin,

36 35 ullinv = uladc0value[0]; //sensor de corrente uliref = uladc0value[1]; // referencia de corrente - Potênciomentro //ulvsindc = uladc0value[2]; ulvsin = uladc0value[3]; // Sinal senoidal de referência - trafo ullinv = ullinv ; ulvsin = ulvsin ; uliref = uliref/4095; //Atualização dos PWMs com compensador uliref2 = ulvsin*uliref; //uliref2 = ulvsin; //uliref2 = uliref ; ulerro[1] = ulerro[0]; ulerro[0] = uliref2 - ullinv; ulvc[1] = ulvc[0]; ulvc[0] = *ulErro[0] *ulErro[1] - ( *ulVc[1]); //barramento de 23V //ulvc[0] = *ulErro[0] *ulErro[1] - ( *ulVc[1]); //barramento de 230V if (ulvc[0] > 120) ulvc[0]= 120; if (ulvc[0] < -120) ulvc[0] = -120; activecycle = ulvc[0]; activecycle1 = ulvc[0]; if (activecycle > ) activecycle = ; if (activecycle < 0.01) activecycle = 0.01; if (activecycle1 > ) activecycle1 = ; if (activecycle1 < 0.01) activecycle1 = 0.01; PWMGenPeriodSet(PWM0_BASE, PWM_GEN_0, 250); PWMPulseWidthSet(PWM0_BASE, PWM_OUT_0, activecycle); PWMGenPeriodSet(PWM0_BASE, PWM_GEN_1, 250); PWMPulseWidthSet(PWM0_BASE, PWM_OUT_1, activecycle1); //Atualização dos PWMs em malha aberta //activecycle = ((uladc0value[3] )*250)/4095; //Saída fixa em função da entrada de referencia senoidal //activecycle = (((ulvsin)*(uliref/4095) )*250)/4095; //Saída em função da entrada de referencia senoidal multiplicada pelo fator IREF //activecycle = ((uladc0value[1])*250)/4095; //Saída em função do fator IREF /* if (activecycle > ) activecycle = ; if (activecycle < 0.01) activecycle = 0.01; PWMGenPeriodSet(PWM0_BASE, PWM_GEN_0, 250); PWMPulseWidthSet(PWM0_BASE, PWM_OUT_0, activecycle); //Duty cycle PWMGenPeriodSet(PWM0_BASE, PWM_GEN_1, 250); PWMPulseWidthSet(PWM0_BASE, PWM_OUT_1, 250-activeCycle); //Dutyciclo */ PWMOutputState(PWM0_BASE, PWM_OUT_0_BIT, 1); PWMOutputState(PWM0_BASE, PWM_OUT_1_BIT, 1); PWMGenEnable(PWM0_BASE, PWM_GEN_0); PWMGenEnable(PWM0_BASE, PWM_GEN_1);

37 36 LED); 0xFF); } } } // Turn on/off the LED //if (LED == 2) {LED = 0;} //else {LED = 2;} //GPIOPinWrite(GPIO_PORTF_BASE, GPIO_PIN_1 GPIO_PIN_2 GPIO_PIN_3, // Turn off drivers quando potenciometro é menor que 200 (0 a 4096). if (uladc0value[1] > 200) {GPIOPinWrite(GPIO_PORTC_BASE, GPIO_PIN_4, else {GPIOPinWrite(GPIO_PORTC_BASE, GPIO_PIN_4, 0x00);}

38 ANEXO B: ESQUEMÁTICO DO INVERSOR 37

39 ANEXO C: BOARD DO INVERSOR 38