Manual_interface Com o DSP

5/10/2018 Manual_interface Com o DSP - slidepdf.com

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Universidade Federal de Santa Maria

Centro de Tecnologia – NUPEDEE

Grupo de Eletronica de Potencia e Controle

Acionamento de um Inversor Trifasico

Instrumentacao para DSP28335

Prof. Robinson Figueiredo de Camargo, Eng. Dr.

Adilson Rambo Pilla

Fabio Cadore Posser

Lucas Giuliani Scherer

Tomas Cherobini Dalla Corte

Santa Maria, RS

Setembro de 2010



Universidade Federal de Santa MariaSistema de Controle de um Inversor Trifasico

Sumario

1 Introducao 6

2 Bloco de Instrumentacao e Controle 6

2.1 Placa de medicao de corrente . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8

2.2 Placa de medicao de tensoes de linhas e barramento CC . . . . . . . . . . . . . . . . . 12

2.3 Placa de condicionamento de sinal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18

2.4 Placa de interface com o DSP - F28335 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23

2.4.1 Circuito de aquisicao de medidas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24

2.4.2 Circuito de geracao de referencias . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25

2.4.3 Circuito de comunicacao e aquisicao de sinais mecanicos . . . . . . . . . . . . 26

2.4.4 Circuito de isolacao optica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28

2.4.5 Esquematico da placa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31

2.4.6 Layout da placa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37

2.4.7 Projeto de EMC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 392.5 Placa de interface com os conversores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41

2.6 Plataforma DSP - F28335 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45

2.7 Canais de Fibra Otica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45

2.7.1 Transmissor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46

2.7.2 Receptor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46

2.8 Modulo Retificador/Inversor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47

3 Dados Experimentais 48

3.1 Aquisicao de Sinais . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50

4 Conclusao 54

5 Referencias Bibliograficas 55

Pagina 2




Lista de Figuras

1 Bloco de instrumentacao e controle. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

2 Placa de Medicao de Correntes. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8

3 Esquematico da placa de medicao de corrente. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

4 Numeracao Correspondente para o Conector DB9. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10

5 Placa de medicao de correntes - Vista TOP. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11

6 Placa de medicao de correntes - Vista BOTTON. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11

7 Placa de medicao de correntes. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12

8 Placa de medicao de tensao. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12

9 Topologia de medicao de tensoes. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13

10 Esquematico da placa de medicao de tensoes. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14

11 Distribuicao dos Componentes eletricos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14

12 Placa de medicao de tensoes - Vista TOP. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14

13 Placa de medicao de tensoes - Vista BOTTON. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15

14 Desacoplamento capacitivo do transformador. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

15 Placa de Medida de Tensoes. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18

16 Topologia de condicionamento de sinais. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20

17 Esquematico da placa de condicionamento de sinais. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20

18 Placa de condicionamento de sinais - Vista TOP. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21

19 Placa de condicionamento de sinais - Vista BOTTON. . . . . . . . . . . . . . . . . . 21

20 Placa de condicionamento de sinal. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23

21 Placa de interface com o DSP. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24

22 Circuito de alimentacao e geracao de referencias. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26

23 Esquematico do circuito de comunicacao e aquisicao de sinais mecanicos. . . . . . . . 28

24 Numeracao correspondente para o Conector DB25. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28

25 Transmissor para fibras opticas. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29

26 Circuito transmissor de fibras oticas. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31

27 Esquema completo da placa de interface do DSP. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31

28 Detalhe da isolacao RF dos planos de terra e leds de sinalizacao de alimentacao. . . . 32

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29 Detalhe da entrada das medidas nos canais A/D. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33

30 Ligacao dos DB9’s E e D. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34

31 Ligacao dos DB9’s C e B. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35

32 Ligacao do DB9 A. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36

33 Placa de interface do DSP - Vista TOP. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37

34 Placa de interface do DSP - Vista BOTTON. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38

35 Vista dos componentes. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38

36 Placa de interface com o DSP. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41

37 Conector de saıda de sinal PWM (vista superior). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42

38 Circuito logico do sinal PWM e PWM negado. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43

39 Esquema eletrico do rele de protecao. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43

40 Esquematico da placa de interface com o conversor. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43

41 Layout da placa. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44

42 Placa de interface com o conversor. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45

43 Plataforma DSP - F28335. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4544 Transmissor de fibra otica. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46

45 Receptor de fibra otica. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46

46 Modulo Retificador - Inversor. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47

47 Setup implementado. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48

48 Sinal PWM com frequencia fixa de 15kHz. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49

49 Tensao aplicada ao barramento CC do inversor. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49

50 Tensao de fase. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5051 Tensao de linha. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50

52 Experimento proposto. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51

53 Tensao do barramento CC. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51

54 Corrente de fase if 1. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52

55 Corrente de fase if 2. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52

56 Tensao de fase vf 2. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53

57 Tensao de fase vf 3. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53

58 Conteudo do comparador. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54

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Lista de Tabelas

1 Conexoes de entrada e saıda - conector DB9. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10

2 Componentes necessarios para montagem da placa de corrente. . . . . . . . . . . . . . 11

3 Conexoes de entradas e saıdas da PCI. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15

4 Componentes necessarios para montagem da placa de tensao. . . . . . . . . . . . . . . 17

5 Resistor Sensor para Medida de Corrente. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19

6 Conexoes da placa de condicionamento de sinal. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21

7 Componentes necessarios para montagem da placa de condicionamento. . . . . . . . . 22

8 Conexoes de medida para os DB9’s A, B, C, D e E. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25

9 Conexoes da comunicacao. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26

10 Conexoes de sinais mecanicos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27

11 Conexoes dos sinais PWM. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29

12 Relacao de Componentes. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40

13 Conector de alimentacao. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42

14 Pinagem do conector de saıda ao modulo inversor. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42

15 Relacao de Componentes da placa de interface com o conversor. . . . . . . . . . . . . 44

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1 Introducao

Inversores trifasicos de tensao sao dispositivos que fornecem diferentes nıveis de tensao, podendo

gerar formas de onda quadradas, senoidais e com harmonicos, de acordo com o sinal PWM aplicado

das chaves de comando. Esses dispositivos apresentam vasta gama de aplicacoes, dentre as quais

podemos salientar a aplicacao em Fontes de Potencia de Corrente Alternada (FPCA) e na regulacao

de tensao em sistemas de geracao trifasicos a partir do controle de injecao de potencia reativa.

Neste trabalho, o desenvolvimento de um sistema de controle para um inversor trifasico de tensao

visa sua aplicacao no desenvolvimento de modulos que posteriormente possam ser aplicados em outras

pesquisas envolvendo o acionamento de maquinas com controle de velocidade para a simulacao de

cargas e/ou o controle de tensao em sistemas de geracao.

Alem disso, a implementacao deste sistema visa, com a possibilidade de obter medidas de todas

as tensoes de fase, barramento CC e correntes de linha, generalizar o modulo inversor de modo a

estender seu campo de aplicacoes. Dessa forma, podendo ser utilizado tambem em aplicacoes com

cargas desequilibradas.

Uma descricao detalhada do sistema desenvolvido sera apresentada inicialmente, sendo especi-

ficado cada um de seus subsistemas. Na sequencia, serao apresentados resultados experimentais

obtidos em bancada seguido das conclusoes do trabalho.

2 Bloco de Instrumentacao e Controle

O bloco de instrumentacao e controle e mostrado na Figura 1. E composto por uma placa para

medicao de tensoes, uma placa para medicao de correntes, placas para condicionamento das medidas

as entradas analogicas do DSP, uma placa de interface com o DSP, uma placa de acionamento de

cargas e uma placa de interface com os conversores.

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Figura 1: Bloco de instrumentacao e controle.

A placa de tensao possibilita medida de tres tensoes de linha AC atraves de transformadores

isolados e uma medida de tensao de barramento CC, tambem isolada. A placa de corrente contemtres transdutores de efeito hall para medida de tres correntes de linha. As placas de condicionamento

sao utilizadas para adequar o sinal oriundo das placas de medicao as entradas dos conversores A/D

no DSP.

A placa de interface com o DSP gerencia a comunicacao entre as demais placas e o DSP alem

de gerar as referencias de tensao da instrumentacao e fazer a transmissao via fibra otica dos sinais

gerados para a placa de interface com os conversores. Diretamente fixadas a ela estao as placas de

condicionamento e a plataforma DSP.

Os sinais de medida provindos das placas de tensao e corrente sao recebidos atraves de conectores

DB9 e cabos de oito vias com blindagem. Esses sinais sao condicionados a nıveis de 0 a 3 volts

e encaminhados ao DSP. As saıdas de sinal PWM, geradas em DSP, sao encaminhadas a placa de

interface com os conversores por meio de canais de fibra otica.

A placa de acionamento das cargas tem a funcao de efetuar o chaveamento de todas as cargas

conectadas no barramento.

A placa de interface com os conversores e responsavel por condicionar os sinais PWM recebidos

atraves das fibras oticas e gerar os sinais PWM complementares as entradas dos drivers do conversor

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estatico de potencia.

2.1 Placa de medicao de corrente

Esta placa e composta por tres transdutores de efeito Hall LA55-P da LEM, que fornecem em

sua saıda sinal em corrente proporcional a corrente medida alem de proporcionar isolacao entre o

circuito de potencia e o circuito de instrumentacao.

A Figura 2 apresenta a localizacao da placa.

Figura 2: Placa de Medicao de Correntes.

Segundo a metodologia apresentada em [2] foram implementadas tecnicas de EMC para aumentara robustez da placa de circuito impresso a interferencias eletromagneticas (EMI).

Os sinais de alimentacao e de medida, que saem da placa por meio de conectores DB9 e cabos

de 8 vias mais blindagem, possuem um filtro de EMI de dois elementos, cuja funcao e bloquear a

transmissao de ruıdos de RF acoplados nas linhas de transmissao desses sinais. O filtro bloqueia os

sinais de RF atraves dos beads e desvia as correntes ruidosas por meio do capacitor. A blindagem

do cabo deve ser conectada ao pino 8 do conector DB9.

Foi devotado o layer TOP da placa para construcao de um plano de “terra”. Este plano tem

a finalidade de formar uma superfıcie quase-equipotencial para RF, e fornecer caminhos de retorno

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para os ruıdos de modo comum que possam estar presentes, funcionando como guarda para as linhas

de transmissao de sinais.

O esquematico da placa de medicao de corrente e mostrado na Figura 3.

Figura 3: Esquematico da placa de medicao de corrente.

A Tabela 1 apresenta as conexoes do conector DB9 que fornece a alimentacao aos transdutores

e tambem e responsavel pela transmissao das medidas as placas de condicionamento de sinal, de

acordo com a numeracao mostrada na Figura 4.

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Figura 4: Numeracao Correspondente para o Conector DB9.

Tabela 1: Conexoes de entrada e saıda - conector DB9.

Pino Funcao

1 Corrente 1

2 Referencia da corrente 13 Corrente 2

4 Referencia da corrente 2

5 Corrente 3

6 Referencia da corrente 3

7 +15V (Alimentacao)

8 0V (Blindagem)

9 -15V (Alimentacao)

As vistas de Layout da placa de medicao de correntes TOP e BOTTON, respectivamente, sao

apresentadas nas Figuras 5 e 6.

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Figura 5: Placa de medicao de correntes - Vista TOP.

Figura 6: Placa de medicao de correntes - Vista BOTTON.

Na Tabela 2 sao mostrados os componentes e suas respectivas quantidades necessarios para im-

plementacao da placa de medicao de corrente.

Tabela 2: Componentes necessarios para montagem da placa de corrente.

Componentes Quantidade Descricao

C 1,C 2,C 3,C 4,C 5 5 CAP. 100nF

J 1,J 2,J 3 3 Sensor LA55-P

J 4 1 DB9 macho

1 DB9 femea

L1,L2,L3,L6,L7,L8,L9 7 Bead axial

A placa de medicao de correntes implementada e mostrada na Figura 7.

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Figura 7: Placa de medicao de correntes.

2.2 Placa de medicao de tensoes de linhas e barramento CC

Figura 8: Placa de medicao de tensao.

Esta placa realiza medida de ate tres tensoes alternadas por meio de transformadores e uma

tensao CC por meio de transdutor de efeito Hall. Estas medidas sao transmitidas em corrente para

a placa de interface com o DSP.

A localizacao da placa de medida de tensoes e mostrada na Figura 8.

O fundo de escala para a tensao de linha CA e 566V de pico, equivalente a 400Vrms e a maxima

tensao no barramento CC e de 980Vcc dispostos na entrada do transdutor de efeito Hall.

As tensoes de linha, alternadas, sao rebaixadas por meio de transformadores com relacao de

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transformacao 440V:44V. Essas tensoes passam ainda por divisores resistivos para limitar a amplitude

em 12V. De forma a transmitir o sinal em corrente, esta tensao e aplicada sobre um resistor de o

qual limitara a corrente de transmissao em 12mA.

A tensao CC e aplicada sobre quatro resistores em serie, sendo dois de 22kΩ/10W e dois de

27kΩ/10W , equivalente a um resistor de 98kΩ/40W, para limitar a corrente m axima no primario

do transdutor Hall em 10mA. A corrente maxima fornecida pelo secundario sera de 25mA, a qual e

transmitida diretamente a placa de condicionamento, na placa de interface DSP atraves de cabos.

As Figuras 9 e 10 mostram a topologia utilizada para aquisicao das medidas de tensao e o

esquematico da PCI, respectivamente.

Figura 9: Topologia de medicao de tensoes.

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Figura 10: Esquematico da placa de medicao de tensoes.

A distribuicao dos componentes eletricos a placa de medida de tensoes e mostrada na Figura 11.

Figura 11: Distribuicao dos Componentes eletricos.

O Layout da placa, vistas TOP e BOTTON, sao mostrados nas Figuras 12 e 13 respectivamente.

Figura 12: Placa de medicao de tensoes - Vista TOP.

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Figura 13: Placa de medicao de tensoes - Vista BOTTON.

As conexoes de entradas e saıdas de sinais de medida e alimentacao da placa de circuito impresso

sao mostradas na Tabela 3.

Tabela 3: Conexoes de entradas e saıdas da PCI.

PINO Con. J2 (Ent. Med. AC) Con. J5 (Ent. Med. CC) Com. DB9-1 Com. DB9-2

1 + Trafo1 Referencia da medida + Trafo1 +Barramento2 - Trafo1 NC - Trafo1 Ref. do Bar. (0V)

3 Aterramento de carcaca NC +Trafo2 NC

4 + Trafo2 Tensao CC + -Trafo2 NC

5 - Trafo2 + Trafo3 NC

6 Aterramento de carcaca - Trafo3 NC

7 + Trafo3 +15Vcc +15Vcc

8 - Trafo3 0V 0V

9 -15Vcc -15Vcc

Nesta placa foram adotadas as seguintes tecnicas para mitigacao de EMI de acordo com a

metodologia apresentada em [2].

Nas entradas de medidas AC: Foi formada uma capacitancia distribuıda diferencial na entrada

do trafo (entre o pino positivo e negativo da medida) com o intuito de desviar a corrente de RF no

primario do transformador. Esta capacitancia distribuıda funciona como uma capacitancia ate mesmo

em frequencias elevadas, pois sofre menos com os efeitos das indutancias parasitas dos terminais de

um capacitor comercial.

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Criacao de plano de “terra”no circuito de condicionamento com o intuito de fornecer caminhos al-

ternativos de retorno para as correntes no circuito, diminuindo assim a indutancia e, por conseguinte,

reduzindo o acoplamento indutivo nas trilhas de sinal.

Transformadores: Com o intuito de desacoplar as capacitancias primario-carcaca e secundario-

carcaca do transformador, a sua carcaca foi aterrada em um ponto real de neutro (0V) atraves de

um aterramento solido com baixa impedancia, como mostra a Figura 14.

Figura 14: Desacoplamento capacitivo do transformador.

Uso de filtros de RF nas areas de E/S da placa. Estes filtros sao feitos com beads de ferrite

e capacitores de tantalo, por sua maior estabilidade com a temperatura quando comparados aos

ceramicos.

A Tabela 4 apresenta as quantidades dos componentes para confeccao da placa de medida de

tensoes.

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Tabela 4: Componentes necessarios para montagem da placa de tensao.


3 Cap. Cer. 1,8nF

C 1,C 2,C 3,C 4,C 5,C 6 6 Cap. Cer. 100nF/50V

2 Cap. Tant. 1uF/35V

1 Cap. Tant. 10uF

3 Cap. Elet. 100uF/25V

J 4 1 Sensor LV25-P

3 Trafo

J 1 2 DB9 macho

2 DB9 femea

19 Bead axial

1 TL084

2 Ressist. 22kΩ-10W

2 Ressist. 27kΩ-10W

3 Resist. 12kΩ-1/4W3 Resist. 3.3kΩ-1/4W

3 Resist. 1kΩ-1/4W

A placa de medicao de tensoes e mostrada na Figura 15.

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Figura 15: Placa de Medida de Tensoes.

2.3 Placa de condicionamento de sinal

Esta placa e utilizada para condicionamento dos sinais de medida antes da sua leitura pelos

conversores A/D. E parte integrante da instrumentacao proposta na Figura 1. Esta placa recebe sinais

diferenciais de medida, transmitidos em corrente pelas placas de aquisi cao e se utiliza de resistores

sensores para converte-los em tensao. Esta equipada com um amplificador de instrumentacao para

atenuacao de ruıdo de modo comum onde e adicionado ainda o offset necessario para adequar as

medidas ao canal A/D. Ainda nesta placa, se encontra um buffer com amplificadores rail-to-rail para

protecao do canal A/D.

Apos a medida diferencial ser recebida em corrente e passar pelo resistor sensor onde e obtida

a tensao correspondente, essa tensao diferencial entra em um amplificador de instrumentacao para

atenuacao do ruıdo de modo comum e adicao do offset de 1,5V para adequa-la ao canal A/D do DSP

(o qual nao aceita entradas negativas). Esse offset de 1,5V provem de um gerador de referencia e

divisores resistivos localizado na placa de interface com o DSP.

Apos entrar na placa de condicionamento, o offset passa por um buffer (ganho unitario) e entao

entra no amplificador de instrumentacao para efetuar a soma ao sinal de medida. O sinal, ja com

offset, passa por um buffer rail-to-rail alimentado em 0-3V para protecao do canal A/D contra

sobretensoes. A protecao contra subtensoes e feita por um diodo comum em antiparalelo a entrada

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nao inversora desse buffer.

Da saıda do buffer o sinal e enviado novamente (agora referenciado ao mesmo 0V do A/D) para

a placa de interface com o DSP as entradas dos conversores A/D.

Para dimensionar o resistor sensor devem-se observar os seguintes casos:

• Sensor de efeito Hall LV25-P para tensao do barramento:

Este sensor produz uma corrente de 25mA em seu secundario quando a tensao no primario estiver

em seu maximo. Assim, para projetar o resistor sensor basta estipular a tensao de fundo de escaladesejada no secundario do transdutor. Dessa forma, para uma tensao de fundo de escala de 1,5Vcc

devemos ter um resistor de:

R =1, 5V

25mA= 60Ω (1)

• Transdutor de efeito Hall LA55-P para correntes:

Este transdutor tem uma relacao de transformacao entre as correntes de 1000:1. Assim, para os

fundos de escalas escolhidos basta trocar o resistor sensor. Estes resultados estao sumarizados na

Tabela 5.

Tabela 5: Resistor Sensor para Medida de Corrente.

Fundo de escala (A) Resistor sensor

10 150Ω

30 50Ω

50 30Ω

• Medicao de tensoes AC:

Quando a tensao medida estiver em seu fundo de escala (565Vpico) a corrente de transmissao

sera de 12mA. Assim o resistor sensor pode ser calculado como:

Pagina 19




R = 1, 5V 12mA

= 125Ω (2)

A Figura 16 ilustra o circuito de condicionamento utilizado, enquanto que na Figura 17 e mostrado

o esquematico da placa.

Medida

Diferencial

+1,5VOffset

Alimentação 0-3V

Al imentação+15 -15

+

_

+ _ +

_

Amplificador deInstrum entação

Buffer

Buffer

Canal A /D

0

Figura 16: Topologia de condicionamento de sinais.

Figura 17: Esquematico da placa de condicionamento de sinais.

As vistas TOP e BOTTON do layout da placa de condicionamento de sinais estao ilustradas nas

Figuras 18 e 19.

Pagina 20




Figura 18: Placa de condicionamento de sinais - Vista TOP.

Figura 19: Placa de condicionamento de sinais - Vista BOTTON.

A Tabela 6 apresenta as conexoes para os pinos da placa de condicionamento de sinal de acordo

com a numeracao vista no layout da placa nas Figuras 18 e 19.

Tabela 6: Conexoes da placa de condicionamento de sinal.

Pino Funcao

1 Sustentacao mecanica

2 0V (retorno da medida comum)

3 Medida (comum)4 -15Vcc

5 +15Vcc

6 0V

7 +3Vcc

8 +1,5Vcc (offset)


10 Retorno da entrada de medida (diferencial)

11 Entrada de medida (diferencial)


Pagina 21




Seguindo a metodologia apresentada em [2], foram implementadas tecnicas de EMC para aumen-

tar a robustez da PCI a interferencia eletromagnetica (EMI).

Todas as entradas e saıdas da placa passam por beads para dissipacao de ruıdo de alta frequencia,

visto a caracterıstica de impedancia dos mesmos.

Foram utilizados capacitores de 1uF para desacoplamento dos CI’s. Esses capacitores tem a

funcao de fornecer as correntes necessarias durante chaveamento para o funcionamento correto do

CI, por um caminho de baixa impedancia (geralmente nao se consegue isso quando se alimenta o

CI diretamente da fonte). A segunda funcao e desviar o ruıdo de modo comum que possa estar

circulando nas trilhas de alimentacao, proveniente da fonte ou de acoplamento indutivo/capacitivo

nestas trilhas. Para cumprir estas funcoes e importante que os capacitores fiquem o mais proximo

possıvel dos pinos de alimentacao dos CI’s.

Foi devotado o layer TOP da placa para formacao de um solido plano de “terra”. A funcao deste

plano e fornecer o caminho mais curto possıvel para o retorno das correntes na placa, evitando exten-

sos loops de corrente que funcionam como antenas receptoras /emissoras de sinais de RF. A segunda

funcao e formar uma superfıcie condutora que reflete a maior parte das ondas eletromagneticas quea atingem, formando assim uma especie de blindagem parcial da placa.

Os componentes utilizados para a confeccao da PCI sao apresentados na Tabela 7 em quantidades

por placa desenvolvida.

Tabela 7: Componentes necessarios para montagem da placa de condicionamento.


C 1,C 2 2 Cap. Tant. 1uF/35V1 Diodo 1n4148

J 4 1 Conector 90 - 12 pinos

9 Bead axial

1 AD620

1 OPA2344

1 Resistor 3.3kΩ-1/4W

1 Resistor Sensor

A Figura 20 apresenta a placa de condicionamento de sinal implementada.

Pagina 22




Figura 20: Placa de condicionamento de sinal.

2.4 Placa de interface com o DSP - F28335

Este documento descreve a placa de interface com o DSP TMS320F28335 da Texas Instruments.

Esta placa e integrante da instrumentacao proposta como mostra a Figura 21. Nesta placa encontram-

se as placas de condicionamento de sinais e o circuito de geracao de referencias da instrumentacao,

alem de transmissores para as fibras oticas de interface com os conversores estaticos, conector de

comunicacao, conector para sinais de saıda e conector para captura de sinais mecanicos.

Pagina 23




Figura 21: Placa de interface com o DSP.

2.4.1 Circuito de aquisicao de medidas

Este circuito e responsavel por receber as medidas (transmitidas em corrente) das placas de

aquisicao e enviar os sinais aos canais de conversao A/D do DSP, sem comprometer a integridade

dos mesmos.

Para tanto, as medidas chegam das placas de aquisicao, transmitidas em corrente, por meio de

cabos de 8 vias + malha metalica e sao conectadas a placa de interface por meio de conectores DB9

macho. Cada DB9 carrega 3 medidas exceto o DB9 - E que conecta 2 canais A/D apenas.

Apos a entrada na placa as medidas sao enviadas as placas de condicionamento onde sao conver-

tidas novamente em tensao e recebem um offset de 1,5V para adequa-las a faixa de tensao dos canais

A/D (0-3V).

Das placas de condicionamento as medidas seguem diretamente aos conversores A/D do DSP por

meio dos conectores P9 e P5 do Kit de desenvolvimento.

As conexoes de medida dos DB9’s A, B, C, e D e para o DB9 - E s ao mostradas na Tabela 8.

Pagina 24




Tabela 8: Conexoes de medida para os DB9’s A, B, C, D e E.

PINO DB9’s A, B, C, e D DB9-E

1 + da medida 1 + medida 1

2 - da medida 1 - medida 1

3 + da medida 1 + medida 2

4 - da medida 2 - medida 3

5 + da medida 3 NC

6 - da medida 3 NC

7 +15Vcc +15Vcc

8 0V 0V

9 -15Vcc -15Vcc

A numeracao do conector DB9 pode ser vista na Figura 4 anteriormente apresentada.

2.4.2 Circuito de geracao de referencias

Este circuito e responsavel pela geracao das tensoes de referencia de 3V; 1,5V e 2,5V necessarias

a instrumentacao.

A tensao de 3V e gerada em um CI gerador de referencia LP2950-3 alimentado em 5V pela fonte

de alimentacao. Essa tensao de 3V e que alimenta os amplificadores rail-to-rail que fazem a protecao

dos canais A/D nas placas de condicionamento.

A tensao de 1,5V e gerada por meio de um divisor resistivo a partir da tensao de 3V. Este divisor

e feito com dois resistores iguais de 3kΩ, sujeitos a mesma variacao de resistencia com a temperatura,o que fornece certa robustez a este sinal que e utilizado para dar o offset aos sinais de medida. Esta

tensao de referencia e medida no canal ADCINB7 no DSP.

A tensao de 2,5V e gerada por meio de um gerador de referencia LM285-2.5, alimentado em

5V pela fonte. Esta tensao e levada a um canal A/D (ADCINA7) e e utilizada na calibracao dos

conversores A/D.

Pagina 25




Figura 22: Circuito de alimentacao e geracao de referencias.

2.4.3 Circuito de comunicacao e aquisicao de sinais mecanicos

Este circuito e responsavel por levar os sinais de comunicacao e de sensores mecanicos para o

DSP. Isto e feito por meio de um DB9 para comunicacao que leva os sinais ate o conector P8 do

Kit de desenvolvimento. Para captura de sinais mecanicos e utilizado um conector DB25 que leva os

sinais ate o conector P8 do Kit de desenvolvimento.

As conexoes do DB9 de comunicacao estao mostradas na Tabela 9.

Tabela 9: Conexoes da comunicacao.

PINO DB9 CONECTOR P8 GPIO SINAL

1 23 GPIO16 SPISIMOA

2 24 GPIO17 SPISOMIA

3 25 GPIO18 SPICLKA

4 26 GPIO19 SPISTAn

5 27 GPIO31 CANRXA

6 NC - -

7 NC - -

8 NC - -

9 28 GPIO30 CANRXA

As conexoes do circuito de captura de sinais mecanicos sao mostradas na Tabela 10.

Pagina 26




Tabela 10: Conexoes de sinais mecanicos.

PINO DB25 CONECTOR P8 GPIO SINAL

1 7 GPIO21 EQEP18

2 22 GPIO15TZ4n -

3 33 GPIO22 -

4 15 GPIO27 ECAP4/EQEP2S

5 17 GPIO13 TZ2N

6 18 GPIO34 ECAP1

7 34 GPIO25 ECAP2/EPEQ2B

8 35 GPIO26 ECAP3/EQEP21

9 37 GPIO12 TZ1N

10 NC - NC

11 NC - NC

12 38 GPIO33 SCLA/EPWMSYNCVO

13 36 GPIO32 EPWMSYNCL

14 5 GPIO14 SCITXDB15 3 GPIO29 SCITXDA

16 4 GPIO28 SCIRXDA

17 6 GPIO20 EAEP1A/CANTXB

18 8 GPIOA23 EQEP1/SCIRXDB

19 NC - -

20 NC - -

21 NC - -

22 NC - -

23 NC - -

24 NC - -

25 NC - -

Pagina 27




Figura 23: Esquematico do circuito de comunicacao e aquisicao de sinais mecanicos.

Figura 24: Numeracao correspondente para o Conector DB25.

2.4.4 Circuito de isolacao optica

Este circuito e responsavel pela isolacao entre os drivers dos conversores estaticos de potencia e o

DSP. O objetivo dessa isolacao por meio de fibras oticas e reduzir os problemas causados pela EMI

proveniente da comutacao dos conversores.

O funcionamento do circuito pode ser deduzido da Figura 25.

Pagina 28




Figura 25: Transmissor para fibras opticas.

O sinal PWM na base do transistor faz com que o transistor comute o diodo emissor de luz. Dessa

forma quando o nıvel logico na base do transistor for 1 o LED emite luz e quando for 0 o LED n ao

emite luz. Os valores de resistencia podem ser consultados no esquematico da placa. O transmissor

utilizado e o HFBR-1524, enquanto o receptor localizado na placa de interface com os conversores e

o HFBR-2524.

O detalhe do esquematico das fibras opticas e suas respectivas conexoes nos pinos do conector P8

do DSP sao mostrados na Tabela 11 e na Figura 26.

Tabela 11: Conexoes dos sinais PWM.

CONECTOR P8 GPIO SINAL

9 GPIO0 PWM1A

10 GPIO1 PWM1B

11 GPIO2 PWM2A

12 GPIO3 PWM2B

13 GPIO4 PWM3A

14 GPIO5 PWM3B

16 GPIO6 PWM4A

21 GPIO7 PWM4B

29 GPIO11 PWM6B

30 GPIO8 PWM5A

31 GPIO9 PWM5B

32 GPIO10 PWM6A

Pagina 29




Pagina 30




Figura 26: Circuito transmissor de fibras oticas.

2.4.5 Esquematico da placa

Figura 27: Esquema completo da placa de interface do DSP.

Pagina 31




Figura 28: Detalhe da isolacao RF dos planos de terra e leds de sinalizacao de alimentacao.

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Figura 29: Detalhe da entrada das medidas nos canais A/D.

Pagina 33




Figura 30: Ligacao dos DB9’s E e D.

Pagina 34




Figura 31: Ligacao dos DB9’s C e B.

Pagina 35




Figura 32: Ligacao do DB9 A.

Pagina 36




2.4.6 Layout da placa

Figura 33: Placa de interface do DSP - Vista TOP.

Pagina 37




Figura 34: Placa de interface do DSP - Vista BOTTON.

Figura 35: Vista dos componentes.

Pagina 38




2.4.7 Projeto de EMC

Nesta placa foram empregadas as seguintes medidas para melhorar a desempenho de EMC:

Segregacao entre planos de “terra”digital e analogico. A ligacao entre os mesmos e feita por

meio de beads de ferrite. O ob jetivo e criar uma isolacao em RF e uma conexao solida em baixas

frequencias.

Todos os sinais que entram e saem do DSP passam por beads de ferrite para dissipacao de RF

presente nas trilhas.

A entrada de alimentacao da placa e desacoplada por meio de filtros de E/S.

O roteamento das trilhas procura evitar a formacao de loops de corrente para diminuir o acopla-

mento indutivo de ruıdos de modo comum e diferencial.

A disposicao dos componentes na placa foi feita de modo a deixar uma distancia grande entre os

sinais analogicos e digitais.

A Tabela 12 mostra a relacao de componentes necessarios para implementacao da placa de inter-

face com o DSP - F28335.

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Tabela 12: Relacao de Componentes.

QUANTIDADE DESCRICAO

14 Cap. Tant. 10uF

3 Cap. Elet. 100uF/25V

2 Cap. Elet. 3.3uF/25V

2 Cap. Tant. 1uF/35V

1 Diodo 1n4148

3 LED

6 DB9 macho

6 DB9 femea

1 DB25 - 90

66 Bead axial

Conectores

5 Soquete - 12 pinos

6 HFBR1524

10 2N2222Resist. 12kΩ-1/4W

Resist. 12kΩ-1/4W

Resist. 3.3kΩ-1/4W

Resist. 1kΩ-1/4W

1 LM285-2.5G

1 LP2950-3.0

Pagina 40




Figura 36: Placa de interface com o DSP.

2.5 Placa de interface com os conversores

A placa de interface com os conversores e responsavel por adequar os sinais PWM, recebidos

atraves dos canais de fibra optica aos drivers de comando do conversor estatico de potencia. Esta

placa esta equipada com receptores de fibra otica usados na recepcao dos sinais PWM condicionados

a serem encaminhados as chaves semicondutoras. Esses sinais podem ser usados para acionar um

rele de protecao, capaz de desligar todo o conjunto via DSP.

A geracao do sinal PWM complementar e efetuada atraves de portas logicas digitais NAND. Este

circuito recebe um sinal PWM e o sinal de inibicao a nıvel de 5 volts e fornece o sinal PWM e seu

complementar no nıvel logico de 15V.

Esta placa esta equipada com seis receptores de fibra otica, quatro deles recebem sinal PWM,

um recebe sinal de protecao e outro recebe o sinal de inibicao responsavel por cancelar o envio de

sinal as chaves em um perıodo desejado.

Esta placa e acoplada em paralelo com o conversor estatico. Os sinais PWM recebidos passam

por um circuito logico onde sao gerados os seus complementares. O sinal ainda passa por um circuito

a base de transistor para adequar o nıvel de tensao do sinal a ser enviado para o driver do conversor.

Para tanto, a placa e alimentada em +15V e +5V.

A tensao de 5V passa por um circuito RC a fim de provocar um atraso na alimenta cao dos

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circuitos integrados. A pinagem do conector de alimentacao e mostrada na Tabela 13.

Tabela 13: Conector de alimentacao.

PINO CONECTOR DE ALIMENTACAO

1 + 5V

2 GND

3 + 15V

4 NC

O sinal PWM e recebido pela placa atraves de receptores de fibras oticas, descritos na secao 2.7

a seguir.

A conexao da saıda dos sinais PWM aos conversores e feita atraves de cabos Flat. Os conectores

para ligacao dos cabos ao conversor sao mostrados na Figura 37 e na Tabela 14 a seguir.

Figura 37: Conector de saıda de sinal PWM (vista superior).

Tabela 14: Pinagem do conector de saıda ao modulo inversor.

PINO SINAL PINO SINAL

1 NC 8 +15V2 Sinal PWM negado 9 +15V

3 NC 10 GND

4 Sinal PWM 11 GND

5 NC 12 NC

6 NC 13 NC

7 NC 14 NC

Foi utilizado um circuito logico a fim de adequar os sinais para o acionamento dos drives. Abaixo

temos as portas NAND e na saıda um circuito a base de transistor bipolar para adequar o nıvel

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logico, alem de funcionar como uma porta inversora completando a logica do sistema em gerar o

sinal PWM negado. O circuito logico e mostrado na Figura 38.

H I

PWMR31

560

Q1

1

2

3

00

R341k2

0

R32

1k2

R36

680

PWM

09

10

8

R33

560

Inibição

12

13

11

Q2

4

5

6

R35

680

PWM-Barrado

H I

Figura 38: Circuito logico do sinal PWM e PWM negado.

Um dos sinais PWM recebido pela placa e reservado para o desligamento de todo o conjunto do

modulo. Este sinal deve acionar um rele de protecao a ser incluıdo no sistema de protecao do sistema

geral. O esquema logico do rele de protecao e apresentado na Figura 39.

Figura 39: Esquema eletrico do rele de protecao.

Figura 40: Esquematico da placa de interface com o conversor.

Pagina 43




O layout da placa de interface com os conversores e mostrado na Figura 41.

Figura 41: Layout da placa.

Tabela 15: Relacao de Componentes da placa de interface com o conversor.

QUANTIDADE DESCRICAO

1 Resistor 2.2Ω

9 Resistor 560Ω

8 Resistor 680Ω

9 Resistor 1.2kΩ12 Cap. Ceramico 100nF

6 Cap. Eletrolıtico 100uF

1 Cap. Eletrolıtico 4300uF

9 TJB Q2N2222

1 Diodo 1n4148

4 Conector 14 pinos - Flet

6 Receptor de Fibra Otica

1 Conector de Alimentacao

1 Rele SRD-12VDC-SL-C

Pagina 44




Figura 42: Placa de interface com o conversor.

2.6 Plataforma DSP - F28335

Os algoritmos de controle sao implementados no TMS32OF28335 que e um DSP de ponto flu-

tuante com alguns perifericos dedicados para controle de motores. O Kit DSP em funcionamento e

mostrado na figura a seguir.

Figura 43: Plataforma DSP - F28335.

Esse kit de aplicacao chamado ”F28335 eZdsp Starter Kit”fabricado pela empresa Spectrum

Digital contem o DSP TMS32OF28335 com 256KWords de memoria externa e interface pela porta

paralela para comunicacao com computador.

2.7 Canais de Fibra Otica

Na entrada do modulo inversor sao usados canais de fibra otica para transmissao do sinal PWM

a fim de aumentar a confiabilidade do sinal e diminuir a susceptibilidade a ruıdos. Abaixo umarepresentacao do esquema de ligacao do sensor-emissor de fibra otica.

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2.7.1 Transmissor

Figura 44: Transmissor de fibra otica.

Este sensor e alimentado com uma fonte de 5V. Os sinais PWM de 3V sao recebidos pelo buffer

inversor de dreno aberto, passam pelo resistor de pull-up e sao elevados a uma tensao de 5V. Apos sao

transmitidos pelos emissores de fibra otica, o qual e composto por um led que emite um comprimento

de onda luminosa de 660nm. O encapsulamento e otimizado para receber uma fibra otica de cabo

plastico de 1mm de diametro.

2.7.2 Receptor

Este receptor tem um acoplamento DC monolıtico com um circuito integrado digital de coletor

aberto com um transistor Schottky na saıda. Uma protecao contra ruıdo localizado esta integrada

no receptor melhorando o isolamento contra esse tipo de interferencia.

Figura 45: Receptor de fibra otica.

Internamente esta presente um acoplamento que e otimizado para receber um cabo de fibra

optica de ate 1mm de diametro. O sinal de saıda e obtido com os pinos 1 e 4 curto-circuitados e a

alimentacao e feita nos pinos 3 e 2 com um capacitor ceramico acoplado servindo como filtro. Este

circuito deve ser alimentado com uma tensao de 5V.

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2.8 Modulo Retificador/Inversor

O modulo retificador/inversor PWM e um conversor trifasico baseado em semicondutores IGBT

SKM50GB123D da Semikron, montados em uma placa modelo SKB6I da Semikron. Este modulo

pode ser alimentado em ate 900VDC, 12kVA e 20kHz. Um retificador trifasico em ponte completa

e incluıdo e conectado ao barramento CC que e constituıdo por uma associacao de capacitores de

4700uF e 450Vdc. Os IGBTs sao controlados pelos drives da Semikron com tempo morto de 1us.

Alem disso, um termostato do tipo do NF e adicionado ao dissipador de calor para proteger o modulo

de temperaturas excedentes (interruptor termico).

O acionamento dos IGBTs e feito por um circuito eletronico, SKHI22BH4 da Semikron, cuja

funcao e adequar os nıveis de tensao necessarios ao acionamento da chave semicondutora e ajustar o

tempo morto nas chaves.

Figura 46: Modulo Retificador - Inversor.

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3 Dados Experimentais

Para a analise experimental do sistema proposto nas secoes anteriores, foi utilizado um setup ja

existente no laboratorio (Figura Figura 47) .

Figura 47: Setup implementado.

O codigo de programacao do DSP foi desenvolvido considerando os seguintes parametros do setup:

• Acionamento de um inversor trifasico de tensao;

• Geracao de 3 sinais PWM;

• Geracao de um sinal de inibicao dos sinais PWM;

• Aquisicao de 2 tensoes fase;

• Aquisicao de 1 tensao CC (barramento);

• Aquisicao de 2 correntes de fase;

Aplicando-se o codigo de programacao desenvolvido, foram gerados os sinais PWM e de inibicao

na saıda do DSP. Apos a identificacao das correspondentes fibras oticas, os sinais foram aplicados a

placa de interface com o conversor. Inicialmente, foi considerada frequencia fixa de 15kHz para os

Pagina 48




sinais PWM. A Figura 48 mostra o detalhe de um dos sinais PWM enviados ao GATE das chaves

do inversor.

Figura 48: Sinal PWM com frequencia fixa de 15kHz.

Uma vez obtido sucesso na geracao dos sinais PWM pela placa de interface com o conversor, e

com o objetivo de analisar a atuacao do inversor, aplicou-se entao uma tensao no barramento CC do

inversor de aproximadamente 50V, conforme mostrado na Figura 49.

Figura 49: Tensao aplicada ao barramento CC do inversor.

Sob uma condicao de carga trifasica puramente resistiva quase equilibrada (30Ω, 30Ω e 28Ω),

foram medidas as tensoes de fase e de linha na saıda do inversor. As medicoes sao mostradas nas

Figuras 50 e 51.

Pagina 49




Figura 50: Tensao de fase.

Figura 51: Tensao de linha.

3.1 Aquisicao de Sinais

A aquisicao das correntes e tensoes foi obtida segundo o esquema ilustrado na Figura 52. Sendo

que o circuito de interface (medicao e condicionamento) e composto pelas placas de medicao de

correntes e tensoes, e tambem pelas placas de condicionamento de sinal.

Pagina 50




DSP

vcc 1

2

3

PWM InterfaceInterface

if2

vf1

vf3

vf2

if3

if1

30Ù

30Ù

28Ù

+

+

+

-

-

-

o

MediçãoCondicionamento

Figura 52: Experimento proposto.

Para avaliar o desempenho na aquisicao dos sinais foi aplicada uma tensao de 21V no barramentoCC, Figura 53.

0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.1217

18

19

20

21

22

23

24

Tempo (s)

T e n s ã o d o

B a r r a m e n t o C C ( V )

Figura 53: Tensao do barramento CC.

A Figura 54 e a Figura 55 mostram as correntes de fase da carga em Y. Constata-se que a corrente

tem caracterıstica senoidal com frequencia de 60Hz, assim como as tensoes de fase, Figura 56 e

Figura 57. As correntes e tensoes apresentam esta forma senoidal devido ao fato do proprio sistema

Pagina 51




(placas de medicao e condicionamento, amostragem) limitar a banda passante e assim “filtrar”as

dinamicas rapidas. Para obter resultados melhores seria necessario o uso de uma carga RL ou RLC,

no entanto, com a carga puramente resistiva foi possıvel validar o sistema proposto.

0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12−0.3

−0.2

−0.1

0

0.1

0.2

0.3

Tempo (s)

C o r r e n t e d

e f a s e i f 1 ( A )

Figura 54: Corrente de fase if 1.

0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12−0.3

−0.2

−0.1

0

0.1

0.2

0.3

Tempo (s)

C o r r e n t e d e f a s e i f 2 ( A )

Figura 55: Corrente de fase if 2.

Pagina 52




0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12−10

−5

0

5

10

Tempo (s)

T e n s ã o d e f a s e v f 2 ( V )

Figura 56: Tensao de fase vf 2.

Com o Kit DSP conectado a porta paralela e possıvel analisar os dados armazenados na memoria

do DSP atraves do aplicativo Matlab. Desta forma, o conteudo dos buffers foram importados e

editados para reproduzı-los em graficos.

0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12−10

−5

0

5

10

Tempo (s)

T e n s ã o d e f a s e v f 3 ( V )

Figura 57: Tensao de fase vf 3.

Para sintetizar as tensoes de linha senoidais com uma frequencia de 60Hz foi utilizada a Modulacao

Space Vector para definir os tempos de conducao de cada IGBT. A tecnica de modulacao com

referencia em [3] determina os valores de sinais de comparacao que segundo o ındice de modulacao

permite ao sistema operar na regiao linear ou na regiao de sobremodulacao do inversor PWM. Os

valores calculados sao comparados com uma portadora triangular de 15kHz gerada internamente no

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DSP, resultando em um sinal PWM necessario para sıntese das tensoes. A Figura 58 mostra um dos

sinais de comparacao gerados atraves da Modulacao Space Vector.

0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.120

1000

2000

3000

4000

5000

Tempo (s)

C o n t e

ú d o d o c o m p a r a d o r

Figura 58: Conteudo do comparador.

4 Conclusao

Inversores trifasicos de tensao veem se tornando uma arquitetura comum na conexao de sistemas

de conversao de energia, seja isoladamente ou em rede. A preferencia por sua utilizacao em tais

sistemas se da por razoes de robustez e flexibilidade de controle, permitindo sua aplicacao no controle

de tensao, frequencia, reativos e harmonicos de acordo com a caracterıstica pretendida para o pro jeto.

Este trabalho procurou descrever um sistema de controle de um inversor trifasico de tensao

abrangendo detalhes de projeto, implementacao e de aplicacao.

Os resultados experimentais obtidos comprovam a funcionalidade do sistema. A partir da ali-

mentacao do barramento CC do conversor e da aplicacao de sinais PWM gerados a partir de tecnica

de modulacao vetorial, e possıvel obter sinais de tensao e corrente senoidais trifasicos com amplitude

e frequencia controlados na saıda do conversor.

Apesar da complexidade do sistema, o qual considera etapas de potencia, medicao e controle, o

dispositivo desenvolvido experimentalmente apresenta alta robustez fornecendo respostas condizentes

com os resultados esperados e comprovando a sua aplicabilidade.

Pagina 54




5 Referencias Bibliograficas

1 AZZOLIN, Rodrigo Z., H., GRUNDLING, H. A., Desenvolvimento de uma Fonte de Potencia

CA Para Acionamento e Controle de Maquinas Eletricas. Trabalho de Conclusao de Curso em

Engenharia Eletrica, Universidade Federal de Santa Maria, UFSM, RS, Brasil, 2007.

2 BEVILAQUA, M. A., KANIESKI, J. M., PINHEIRO, H., GRUNDLING, H.A., Projeto de uma

Instrumentacao Para Medicao de Grandezas Eletricas Com Consideracoes de EMC Aplicado a

Plataformas DSP, CRICTE, 2007.

3 BERNARDES, T. A., An´ alise e Controle de Gerador Sıncrono a ´ Im˜ a Permanente Aplicado a

Sistemas de Convers˜ ao de Energia E´ olica , Dissertacao de Mestrado, Universidade Federal de

Santa Maria, 2009.

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