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Conversor de Corrente Contínua
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Conversor de Corrente Contínua

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Transcript

  • 1. Projeto Luz Para Todos Eficiência Energética - UFJF Fiorelo Ruback Cascardo Filho
  • 2. Programa Luz Para Todos
    • Este programa tem como objetivo, até o ano de 2008, promover o acesso à energia elétrica à totalidade da população do meio rural brasileiro. O programa tem como meta atender cerca de 2,5 milhões de famílias brasileiras residentes na área rural, beneficiando cerca de 12 milhões de pessoas.
  • 3. Prioridades estabelecidas pelo programa
    • Projetos de eletrificação rural, paralisados por falta de recursos, que atendam a comunidades e povoados rurais;
    • Municípios com Índice de Atendimento a Domicílios inferior a 85%, calculado com base no Censo 2000;
    • Municípios com Índice de Desenvolvimento Humano inferior à média estadual;
    • Comunidades atingidas por barragens de usinas hidrelétricas ou por obras do sistema elétrico, cuja responsabilidade não esteja definida para o executor do empreendimento;
    • Escolas públicas, postos de saúde e poços de abastecimento d'água;
  • 4. Prioridades estabelecidas pelo programa
    • Projetos que enfoque o uso produtivo da energia elétrica e que promova o desenvolvimento local integrado;
    • Assentamentos rurais;
    • Projetos para o desenvolvimento da agricultura familiar ou de atividades de artesanato de base familiar;
    • Atendimento de pequenos e médios agricultores;
    • Populações em áreas de Unidades de Conservação da Natureza;
    • Populações em áreas de uso específico de comunidades especiais, tais como: minorias raciais, comunidades remanescentes de quilombos e comunidades extrativistas.
  • 5. Agentes participantes
    • O Programa é coordenado pelo Ministério de Minas e Energia (MME) e operacionalizado com a participação das Centrais Elétricas Brasileiras S.A. (Eletrobrás).
    • Tem como agentes executores as concessionárias e permissionárias de distribuição de energia elétrica e as cooperativas de eletrificação rural, autorizadas pela Agência Nacional de Energia Elétrica (Aneel). Comissão Nacional de Universalização (CNU), o Comitê Gestor Nacional (CGN), os Coordenadores Regionais, os Comitês Gestores Estaduais (CGE), os Agentes Luz para Todos e os Governos Estaduais.
  • 6. CRITÉRIOS TÉCNICOS DE ATENDIMENTO
    • O Programa contempla o atendimento das demandas no meio rural, mediante uma das três possibilidades:
    • 1 . Extensão de Redes de Distribuição;
    • 2. Sistemas de Geração Descentralizada com Redes Isoladas;
    • 3. Sistemas Individuais.
  • 7. SISTEMAS DE GERAÇÃO INDIVIDUAIS
    • I - Hidroeletricidade;
    • II - Solar Fotovoltaica;
    • III - Energia Eólica;
    • IV - Biomassa;
    • V - Gerador diesel;
    • VI – Sistemas Híbridos, resultantes da combinação de duas ou mais das seguintes fontes primárias: solar, eólica, biomassa, hídrica e/ou diesel.
  • 8. Problemas Em algumas localidades, devido a inexistência de linhas de transmissão, subestação e sistemas de distribuição, o preço do KWh seria inviável. Uma das soluções para esses casos seria a implementação de s istemas fotovoltaicos residenciais.
  • 9. Instalação Fotovoltaica Residencial
    • Assim funciona a instalação Fotovoltaica Residencial
    • Módulo Fotovoltaico
    • Controlador de Carga
    • Baterias
    • Conversor CC-CA (Inversor)
    • Iluminação
  • 10. Custo Aparelho Custo (unidade) Custo total 6 placas Fotovoltaicas 45Watts R$ 675,00 R$ 4050,00 1 baterias ácido-chumbo 12volts / 130Ah R$ 301,00 R$ 301,00 Controladores de carga 15A R$ 295,00 R$ 295,00 Inversor HB280 -0,4 KW R$ 730,00 R$ 730,00 Total R$ 5376,00
  • 11. Proposta 1. Reduzir o Preço do KWh do sistema Fotovoltaico. 2. Com isso o preço do KWh a base da luz solar torna mais atrativo e a carga do sistema elétrico poderia ser aliviada. 3. A proposta é apresentada a seguir, podendo ser aproveitada em diversas outras aplicações.
  • 12. Conversor CC-CA Análise Construtiva
  • 13. Conversor CC-CA
    • Uma alternativa para inverter o sentido da corrente é modificar a polaridade da fonte CC.
  • 14. Conversor CC-CA
    • Porém, em alta velocidade, este método é ineficaz.
  • 15. Conversor CC-CA
    • Existe uma topologia, conhecida como ponte H, capaz de controlar o sentido da corrente.
  • 16. Conversor CC-CA
    • Fechando as chaves J1 e J2 através de um microcontrolador, estaremos permitindo um fluxo de corrente em um sentido.
  • 17. Conversor CC-CA
    • Fechando as chaves J1 e J2 através de um microcontrolador, estaremos permitindo um fluxo de corrente em um sentido.
  • 18. Conversor CC-CA
    • Para inverter o sentido da corrente basta abrir as chaves J1 e J2 e depois fechar J3 e J4.
  • 19. Conversor CC-CA
    • Para inverter o sentido da corrente basta abrir as chaves J1 e J2 e depois fechar J3 e J4.
  • 20. Conversor CC-CA
    • Para inverter o sentido da corrente basta abrir as chaves J1 e J2 e depois fechar J3 e J4.
  • 21. Conversor CC-CA
    • Vamos discutir rapidamente o dispositivo utilizado como chave. O relé é uma chave eletro-mecânica, ou seja, uma chave acionada por grandezas elétricas.
  • 22. Conversor CC-CA
    • Os problemas são:
    • São lentos (cerda de 4ms na comutação).
    • Necessitam de amplificador de tensão/corrente para serem comandados por um microcontrolador.
    • Apresentam defeitos
    • rapidamente ( 20.000
    • comutações ).
  • 23. Conversor CC-CA
    • Um transistor também pode ser utilizado para trabalhar como chave ( trabalhando no corte e na saturação ).
  • 24. Conversor CC-CA
    • A corrente no coletor é igual a  I b onde  geralmente é muito alto. Porém, existe um ponto onde podemos aumentar a corrente de base I b sem que I c altere.
  • 25. Conversor CC-CA
    • Repare que caso I b igual a 0, o transistor funciona como uma chave aberta. Caso não seja um valor muito baixo, o semi-condutor funciona como uma chave fechada.
  • 26. Conversor CC-CA
    • Uma ultima observação importante é quanto a polaridade do componente.
  • 27. Conversor CC-CA
    • Para que o componente se comporte conforme explicamos, é necessário uma tensão de polarização entre a base e o emissor.
  • 28. Conversor CC-CA
    • Para que o componente se comporte conforme explicamos, é necessário uma tensão de polarização entre a base e o emissor.
  • 29. Conversor CC-CA
    • Vamos começar a montar nosso conversor substituindo as chaves.
  • 30. Conversor CC-CA
    • Observe a polaridade nos transistores quando uma das portas (A ou B) passa de baixo (0V) para alto (+5V).
  • 31. Conversor CC-CA
    • Observe a polaridade nos transistores quando uma das portas (A ou B) passa de baixo (0V) para alto (+5V).
  • 32. Conversor CC-CA
    • Precisamos de um Driver para resolver o problema. Não é o intuito deste texto explicar o Driver, e sim, mostrar a necessidade.
  • 33. Conversor CC-CA
    • Precisamos de um Driver para resolver o problema. Não é o intuito deste texto explicar o Driver, e sim, mostrar a necessidade.
  • 34. Conversor CC-CA
    • Os transistores, trabalhando como chave, são capazes de formar apenas ondas quadradas.
  • 35. Conversor CC-CA
    • No espectro da frequência, a forma de onda contém uma senoide na fundamental além da soma de infinitos harmônicos.
  • 36. Conversor CC-CA
    • Antes de pensar em filtrar, vamos melhorar a saída. Existe uma técnica chamada de PWM (modulação por largura de pulso) capaz de modificar o valor eficaz de uma fonte.
  • 37. Conversor CC-CA
    • Podemos utilizar um sinal pulsado para variar o valor eficaz.
  • 38. Conversor CC-CA
    • Podemos utilizar um sinal pulsado para variar o valor eficaz.
  • 39. Conversor CC-CA
    • Portanto, é possível uma forma de onda quadrada com o valor eficaz semelhante à de uma senoide.
  • 40. Conversor CC-CA
    • O valor das larguras de pulso é obtido pela comparação entre uma onda senoidal e uma triangular (chamada de portadora).
  • 41. Conversor CC-CA
  • 42. Conversor CC-CA
  • 43. Conversor CC-CA
    • A amplitude da tensão de saída pode ser ajustado pela amplitude da onda senoidal de referência.
  • 44. Conversor CC-CA
    • Antes de abordar a realimentação, vamos analisar a forma de onda na saída.
  • 45. Conversor CC-CA
    • Repare no espectro da frequência que, caso necessário, podemos filtrar os harmônicos obtendo um fonte senoidal.
  • 46. Conversor CC-CA
    • Repare no espectro da frequência que, caso necessário, podemos filtrar os harmônicos obtendo um fonte senoidal.
  • 47. Conversor CC-CA
  • 48. Conversor CC-CA Valores Estimados Valor de Entrada : 19,5Vcc Valor de Saída (RMS) : 120Vac Potência : 5,5A x 18V = 99W Custo : 70 Reais
  • 49. Conversor CC-CA Com algumas modificações, como dobrar a tesão de entrada e colocar dois FETs em paralelo, é possível um aparelho de 0,4kW.
  • 50. Conversor CC-CA Valores Estimados Valor de Entrada : 39Vcc Valor de Saída (RMS) : 120Vac Potência : 11A x 37,5V = 412W Custo : 78 Reais
  • 51. Conclusão O sistema fotovoltaico é uma das alternativas para facilitar o acesso à energia elétrica por todos os brasileiros.
  • 52. Conclusão Conseguir manter o homem do campo na sua região, além de reduzir a violência nos grandes centros, aumenta a importância econômica das localidades fortalecendo o país. Ao viabilizar o acesso à energia elétrica, o LPT favorece a permanência das famílias no campo, melhorando a qualidade de vida. Com a chegada da energia as famílias adquirem eletrodomésticos e equipamentos rurais elétricos, o que permite o aumento da renda, a melhoria do saneamento básico, da saúde e da educação, fortalecendo o capital social dessas comunidades.
  • 53. Conclusão E o mais importante, proporciona melhor qualidade de vida para todos.

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