Conversor de Corrente Contínua

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Conversor de Corrente Contínua

  1. 1. Projeto Luz Para Todos Eficiência Energética - UFJF Fiorelo Ruback Cascardo Filho
  2. 2. Programa Luz Para Todos <ul><li>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. </li></ul>
  3. 3. Prioridades estabelecidas pelo programa <ul><li>Projetos de eletrificação rural, paralisados por falta de recursos, que atendam a comunidades e povoados rurais; </li></ul><ul><li>Municípios com Índice de Atendimento a Domicílios inferior a 85%, calculado com base no Censo 2000; </li></ul><ul><li>Municípios com Índice de Desenvolvimento Humano inferior à média estadual; </li></ul><ul><li>Comunidades atingidas por barragens de usinas hidrelétricas ou por obras do sistema elétrico, cuja responsabilidade não esteja definida para o executor do empreendimento; </li></ul><ul><li>Escolas públicas, postos de saúde e poços de abastecimento d'água; </li></ul>
  4. 4. Prioridades estabelecidas pelo programa <ul><li>Projetos que enfoque o uso produtivo da energia elétrica e que promova o desenvolvimento local integrado; </li></ul><ul><li>Assentamentos rurais; </li></ul><ul><li>Projetos para o desenvolvimento da agricultura familiar ou de atividades de artesanato de base familiar; </li></ul><ul><li>Atendimento de pequenos e médios agricultores; </li></ul><ul><li>Populações em áreas de Unidades de Conservação da Natureza; </li></ul><ul><li>Populações em áreas de uso específico de comunidades especiais, tais como: minorias raciais, comunidades remanescentes de quilombos e comunidades extrativistas. </li></ul>
  5. 5. Agentes participantes <ul><li>O Programa é coordenado pelo Ministério de Minas e Energia (MME) e operacionalizado com a participação das Centrais Elétricas Brasileiras S.A. (Eletrobrás). </li></ul><ul><li>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. </li></ul>
  6. 6. CRITÉRIOS TÉCNICOS DE ATENDIMENTO <ul><li>O Programa contempla o atendimento das demandas no meio rural, mediante uma das três possibilidades: </li></ul><ul><li>1 . Extensão de Redes de Distribuição; </li></ul><ul><li>2. Sistemas de Geração Descentralizada com Redes Isoladas; </li></ul><ul><li>3. Sistemas Individuais. </li></ul>
  7. 7. SISTEMAS DE GERAÇÃO INDIVIDUAIS <ul><li>I - Hidroeletricidade; </li></ul><ul><li>II - Solar Fotovoltaica; </li></ul><ul><li>III - Energia Eólica; </li></ul><ul><li>IV - Biomassa; </li></ul><ul><li>V - Gerador diesel; </li></ul><ul><li>VI – Sistemas Híbridos, resultantes da combinação de duas ou mais das seguintes fontes primárias: solar, eólica, biomassa, hídrica e/ou diesel. </li></ul>
  8. 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. 9. Instalação Fotovoltaica Residencial <ul><li>Assim funciona a instalação Fotovoltaica Residencial </li></ul><ul><li>Módulo Fotovoltaico </li></ul><ul><li>Controlador de Carga </li></ul><ul><li>Baterias </li></ul><ul><li>Conversor CC-CA (Inversor) </li></ul><ul><li>Iluminação </li></ul>
  10. 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. 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. 12. Conversor CC-CA Análise Construtiva
  13. 13. Conversor CC-CA <ul><li>Uma alternativa para inverter o sentido da corrente é modificar a polaridade da fonte CC. </li></ul>
  14. 14. Conversor CC-CA <ul><li>Porém, em alta velocidade, este método é ineficaz. </li></ul>
  15. 15. Conversor CC-CA <ul><li> Existe uma topologia, conhecida como ponte H, capaz de controlar o sentido da corrente. </li></ul>
  16. 16. Conversor CC-CA <ul><li> Fechando as chaves J1 e J2 através de um microcontrolador, estaremos permitindo um fluxo de corrente em um sentido. </li></ul>
  17. 17. Conversor CC-CA <ul><li> Fechando as chaves J1 e J2 através de um microcontrolador, estaremos permitindo um fluxo de corrente em um sentido. </li></ul>
  18. 18. Conversor CC-CA <ul><li>Para inverter o sentido da corrente basta abrir as chaves J1 e J2 e depois fechar J3 e J4. </li></ul>
  19. 19. Conversor CC-CA <ul><li>Para inverter o sentido da corrente basta abrir as chaves J1 e J2 e depois fechar J3 e J4. </li></ul>
  20. 20. Conversor CC-CA <ul><li>Para inverter o sentido da corrente basta abrir as chaves J1 e J2 e depois fechar J3 e J4. </li></ul>
  21. 21. Conversor CC-CA <ul><li>Vamos discutir rapidamente o dispositivo utilizado como chave. O relé é uma chave eletro-mecânica, ou seja, uma chave acionada por grandezas elétricas. </li></ul>
  22. 22. Conversor CC-CA <ul><li>Os problemas são: </li></ul><ul><li>São lentos (cerda de 4ms na comutação). </li></ul><ul><li>Necessitam de amplificador de tensão/corrente para serem comandados por um microcontrolador. </li></ul><ul><li>Apresentam defeitos </li></ul><ul><li>rapidamente ( 20.000 </li></ul><ul><li>comutações ). </li></ul>
  23. 23. Conversor CC-CA <ul><li>Um transistor também pode ser utilizado para trabalhar como chave ( trabalhando no corte e na saturação ). </li></ul>
  24. 24. Conversor CC-CA <ul><li> 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. </li></ul>
  25. 25. Conversor CC-CA <ul><li>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. </li></ul>
  26. 26. Conversor CC-CA <ul><li>Uma ultima observação importante é quanto a polaridade do componente. </li></ul>
  27. 27. Conversor CC-CA <ul><li>Para que o componente se comporte conforme explicamos, é necessário uma tensão de polarização entre a base e o emissor. </li></ul>
  28. 28. Conversor CC-CA <ul><li>Para que o componente se comporte conforme explicamos, é necessário uma tensão de polarização entre a base e o emissor. </li></ul>
  29. 29. Conversor CC-CA <ul><li>Vamos começar a montar nosso conversor substituindo as chaves. </li></ul>
  30. 30. Conversor CC-CA <ul><li>Observe a polaridade nos transistores quando uma das portas (A ou B) passa de baixo (0V) para alto (+5V). </li></ul>
  31. 31. Conversor CC-CA <ul><li>Observe a polaridade nos transistores quando uma das portas (A ou B) passa de baixo (0V) para alto (+5V). </li></ul>
  32. 32. Conversor CC-CA <ul><li>Precisamos de um Driver para resolver o problema. Não é o intuito deste texto explicar o Driver, e sim, mostrar a necessidade. </li></ul>
  33. 33. Conversor CC-CA <ul><li>Precisamos de um Driver para resolver o problema. Não é o intuito deste texto explicar o Driver, e sim, mostrar a necessidade. </li></ul>
  34. 34. Conversor CC-CA <ul><li>Os transistores, trabalhando como chave, são capazes de formar apenas ondas quadradas. </li></ul>
  35. 35. Conversor CC-CA <ul><li>No espectro da frequência, a forma de onda contém uma senoide na fundamental além da soma de infinitos harmônicos. </li></ul>
  36. 36. Conversor CC-CA <ul><li>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. </li></ul>
  37. 37. Conversor CC-CA <ul><li> Podemos utilizar um sinal pulsado para variar o valor eficaz. </li></ul>
  38. 38. Conversor CC-CA <ul><li> Podemos utilizar um sinal pulsado para variar o valor eficaz. </li></ul>
  39. 39. Conversor CC-CA <ul><li>Portanto, é possível uma forma de onda quadrada com o valor eficaz semelhante à de uma senoide. </li></ul>
  40. 40. Conversor CC-CA <ul><li>O valor das larguras de pulso é obtido pela comparação entre uma onda senoidal e uma triangular (chamada de portadora). </li></ul>
  41. 41. Conversor CC-CA
  42. 42. Conversor CC-CA
  43. 43. Conversor CC-CA <ul><li> A amplitude da tensão de saída pode ser ajustado pela amplitude da onda senoidal de referência. </li></ul>
  44. 44. Conversor CC-CA <ul><li> Antes de abordar a realimentação, vamos analisar a forma de onda na saída. </li></ul>
  45. 45. Conversor CC-CA <ul><li> Repare no espectro da frequência que, caso necessário, podemos filtrar os harmônicos obtendo um fonte senoidal. </li></ul>
  46. 46. Conversor CC-CA <ul><li> Repare no espectro da frequência que, caso necessário, podemos filtrar os harmônicos obtendo um fonte senoidal. </li></ul>
  47. 47. Conversor CC-CA
  48. 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. 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. 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. 51. Conclusão O sistema fotovoltaico é uma das alternativas para facilitar o acesso à energia elétrica por todos os brasileiros.
  52. 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. 53. Conclusão E o mais importante, proporciona melhor qualidade de vida para todos.

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