Por fim, para validar o correto funcionamento do conversor CC-CA, procedeu-se à montagem representada na Figura 6.11, sendo aplicada uma tensão à entrada, Vin, de 20 V.
Considerou-se boa prática para os ensaios do conversor CC-CA, nomeadamente no acoplamento com a rede elétrica, a utilização de uma ponte retificadora em série com a fonte de alimentação, Vin, de modo a evitar qualquer possível fluxo de potência da rede
elétrica para a fonte, o que poderia danificar esse equipamento. Nesta fase inicial, o ensaio VBat
IBat 1 A/Div
5 V/Div
foi realizado em malha aberta, utilizando uma carga resistiva, R, de 9 à saída do inversor.
Figura 6.11 - Esquema elétrico utilizado nos primeiros ensaios experimentais ao conversor CC-CA.
Uma vez concluída a montagem do esquema elétrico apresentado, configurou-se o periférico de PWM responsável por gerar os sinais de acionamento dos MOSFETs que constituem o conversor CC-CA. De salvaguardar que esta topologia possui MOSFETs do tipo-n em série em cada braço, sendo necessária a implementação de “tempos mortos” de modo a evitar curto circuitos do lado da fonte, Vin. Para tal, recorreu-se ao datasheet do
fabricante dos MOSFETs de modo a determinar o “tempo morto” mínimo para evitar a condução simultânea dos dois MOSFETs do mesmo braço. Adicionalmente, foi utilizada uma modulação SPWM unipolar para sintetizar uma corrente sinusoidal, iRede, à saída do
conversor CC-CA. Numa primeira instância, o conversor foi testado em malha aberta para validar o funcionamento dos circuitos, apresentando as formas de onda da tensão, vRede, e
da corrente, iRede, na Figura 6.12.
Figura 6.12 - Resultados experimentais obtidos do conversor CC-CA em malha aberta.
Uma vez comprovado o correto funcionamento do conversor CC-CA, procedeu-se à implementação dos algoritmos de controlo de corrente preditivo e PI, de forma a avaliar o comportamento dos mesmos. Inicialmente, realizou-se o ensaio com o algoritmo de controlo de corrente preditivo com modulação SPWM, para uma corrente de referência com 1 A de pico. C2 D1 D4 D3 D2 S3 S4 S6 S5 iRede R Vin L2 vRede vRede iRede 1 A/Div 5 V/Div
Figura 6.13 - Resultados experimentais do controlo de corrente preditivo com modulação SPWM unipolar a alimentar uma carga resistiva de 9 : (a) corrente de referência calculada (iRef) e corrente na carga lida
pelo DSC (iRede_DAC); (b) tensão aos terminais da carga (vRede) e corrente na carga (iRede).
Tal como esperado, é possível visualizar o correto funcionamento do algoritmo de controlo implementado, alimentando a carga resistiva com uma corrente sinusoidal com 1 A de pico (iRede). Mais pormenorizadamente, pode equiparar-se a corrente de
referência, iRef, com a corrente sintetizada, iRede_DAC, sendo esta última variável
representativa do valor da corrente instantânea lida pelo ADC e, posteriormente, enviada para um canal do DAC para efeitos de comparação.
De uma forma semelhante, foi realizado o mesmo ensaio experimental mas para o algoritmo de controlo de corrente PI estacionário, sendo os resultados obtidos apresentados na Figura 6.14.
Uma vez mais, pode comprovar-se o correto funcionamento do algoritmo de controlo de corrente PI estacionário com modulação SPWM, sintetizando uma corrente sinusoidal com 1 A de pico em fase com a tensão. Adicionalmente, verifica-se a tendência da corrente sintetizada em acompanhar a corrente de referência, existindo, contudo, um certo atraso característico deste tipo de controlo, já referenciado no item 3.8.3.
Como anteriormente mencionado, devido à complexidade das simulações computacionais e ao tempo de processamento requerido, não foi possível a obtenção de resultados de simulação, de todo o sistema, com o algoritmo de controlo de corrente PI. Contudo, para a correta implementação prática do algoritmo preditivo, existem certas condições que necessitam de ser consideradas e que na simulação foram desprezadas. Exemplo disso é a não linearidade de alguns componentes, nomeadamente da bobina de
vRede iRede iRede_DAC 1 A/Div 5 V/Div iRef 200 mV/Div 200 mV/Div a) b)
acoplamento com a rede elétrica, necessitando assim alguns ajustes no valor da bobina,
L, que no modelo matemático do sistema.
Figura 6.14 - Resultado experimental do controlo de corrente PI estacionário com modulação SPWM unipolar a alimentar uma carga resistiva de 9 : (a) corrente de referência calculada (iRef); corrente na
carga lida pelo DSC (iRede_DAC); (b) tensão aos terminais da carga (vRede) e corrente na carga (iRede).
Deste modo, para o ensaio inicial da injeção de energia na rede elétrica optou-se pela implementação do algoritmo de controlo de corrente por PI estacionário com modulação SPWM. Após alguns testes preliminares, com tensões baixas e com alguns melhoramentos no código implementado de modo a obter uma resposta transitória mais suave, durante o início da injeção de energia na rede elétrica, foi possível obter resultados próximos dos desejados. O esquema elétrico para o acoplamento do conversor CC-CA com a rede elétrica encontra-se representado na Figura 6.15.
Figura 6.15 - Esquema elétrico utilizado para os ensaios experimentais do conversor CC-CA ligado à rede elétrica.
A Figura 6.16 expõe um dos ensaios realizados ao conversor CC-CA aquando da injeção de energia na rede elétrica. Neste ensaio, impôs-se uma tensão de 90 V no barramento CC, sendo o valor eficaz da tensão da rede de 40 V (56 V de pico).
vRede iRede iRede_DAC 1 A/Div 5 V/Div iRef 200 mV/Div 200 mV/Div a) b) C2 D1 D4 D3 D2 S3 S4 S 6 S5 iRede Vin L2 Rede Elétrica vRede 40:230
Figura 6.16 - Resultado experimental do controlo de corrente PI com modulação SPWM unipolar, com injeção de energia na rede elétrica: (a) sinal de sincronismos gerado pelo algoritmo de pll (pll); (b) tensão
da rede elétrica (vRede) e corrente de saída do microinversor (iRede).
Pode constatar-se o correto sincronismo do sinal de pll com a tensão da rede elétrica, vRede, assim como a sintetização de uma corrente sinusoidal, em oposição de fase
com a tensão da rede elétrica, e com 1 A de pico