Análise e Implementação de um Sistema PLL Digital Utilizando DSP para Aplicações em Sistemas de Condicionamento de Energia

Análise e Implementação de um Sistema PLL Digital Utilizando DSP para Aplicações em Sistemas de Condicionamento de Energia

Luciane Agnoletti dos Santosa_{; Valéria Beserra Garcia}b_{; Sérgio Augusto Oliveira da Silva}c_* Resumo

Este estudo apresenta um algoritmo de detecção de fase PLL (Phase-Locked Loop), baseado na teoria da potência ativa instantânea trifásica, destinado para aplicações em sistemas de condicionamento de energia, tais como: filtros ativos de potência, sistemas de energia ininterruptos (UPS - Uninterruptible Power Supply), restauradores dinâmicos de tensão (DVR – Dynamic Voltage Restorer), dentre outros, em que há necessidade de sincronismo entre a rede elétrica e os equipamentos a ela conectados. Uma aplicação específica para a utilização de um sistema PLL monofásico faz-se útil na realização, por exemplo, de um sistema UPS monofásico onde a necessidade de sincronismo entre a rede e o inversor da UPS é importante. Neste trabalho, uma estrutura de PLL monofásico digital foi implementado via software, no qual o sinal de sincronismo é gerado via software com amplitude unitária. O desenvolvimento via software é baseado na teoria da potência ativa instantânea trifásica. O sistema PLL digital é processado em tempo discreto através de processador digital de sinais TMS320F2808 da Texas Instruments no qual o algoritmo implementado atua diretamente no sinal adquirido de tensão da rede elétrica. Utiliza-se o Simulink®, software desenvolvido pela The MathWorks, como ferramenta de diagramação gráfica de blocos, que exporta diretamente para o DSP (Digital Signal Processor) o algoritmo de controle implementado.

Palavras-chave: DSP. Sistema PLL. Processamento Digital de Sinais. Aquisição de Dados. Abstract

This study presents a PLL (Phase-Locked Loop) algorithm based on the three phase instantaneous active power theory, applied to power conditioning systems, such as: Active Power Filters (APF), Uninterruptable Power Supplies (UPS), Dynamic Voltage Restorers (DVR), among other, in which the synchronism between the utility and the equipment connected to it is necessary. A specific application, in which the PLL system is useful, is found, for example, in single-phase UPS system, where the necessity of synchronism between the utility and the inverter of the UPS is important. In this paper, a digital single-phase PLL structure was implemented using software, in which is based on the three phase instantaneous active power theory. The digital PLL system is processed in discrete time through the digital signal processor TMS320F2808, from Texas Instruments, in which the implemented algorithm acts directly in the voltage signal acquired from the utility. The Simulink® software, developed by The MathWorks, is used as a graphic layout tool, which exports the control algorithm directly to the DSP (Digital Signal Processor).

Keywords: DSP. PLL system. Signals Digital Processing. Data acquisition.

1 Introdução

A evolução tecnológica possibilita a utilização de computadores e softwares em processos industriais, como em sensoriamento, aquisição e controle de dados de processos, supervisão da planta, ou seja, uma automatização no processo industrial completa. No meio acadêmico seu uso se faz muito útil, principalmente no desenvolvimento de pesquisas que possibilitam implantação de novas teorias e filosofias de trabalho (CAMPANHOL; PAIAO; SILVA, 2008).

A utilização de softwares auxilia nas simulações de

situações reais, facilitando assim o desenvolvimento de novas teorias e minimizando os erros, economizando tempo na implantação, pois a maioria dos problemas pode ser testada por meio de simulações.

A utilização do Simulink representa ferramenta importante para dar agilidade na implementação de algoritmos para os DSPs (Digital Signal Processor) da Texas Instruments, pois este possui toolboxes específicos para a modelagem de sistemas e ainda realiza completa compilação e construção dos arquivos necessários para o CCStudio (Code Composer Studio). Além disso, pode ser configurado para, após a criação destes arquivos, descarregá-los diretamente no DSP e ainda executar o programa.

Este estudo apresenta a utilização do Simulink em conjunto com o CCStudio na implementação de um algoritmo PLL (Phase-Locked Loop) utilizando a teoria da potência ativa instantânea trifásica, com sinais adquiridos da rede elétrica através do conversor A/D (Analógico/Digital). O processamento deste algoritmo é realizado pelo DSP.

Análise e Implementação de um Sistema PLL Digital Utilizando DSP para Aplicações

em Sistemas de Condicionamento de Energia

Analysis and Implementation of a Digital PLL System Using DPS Applied to Power

Conditioning Systems

Artigo originAl / originAl Article

a _{Graduanda em Engenharia Industrial Elétrica - Universidade}

Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR) - Campus Cornélio Procópio. E-mail: luciane.agnoletti@yahoo.com.br

b _{Graduanda em Engenharia Industrial Elétrica - Universidade}

Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR) - Campus Cornélio Procópio. E-mail: valeria.utfpr@hotmail.com

c _{Doutor em Engenharia Elétrica - Universidade Federal de Minas Gerais}

(UFMG). Docente da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR) - Campus Cornélio Procópio. E-mail: augus@utfpr.edu.br * Av: Alberto Carazzai, 1640. CEP: 86300.000 - Cornélio Procópio-PR.

6 SANTOS, L. A.; GARCIA, V. B.; SILVA, S. A. O.; / UNOPAR Cient. Exatas Tecnol., Londrina, v. 9, n. 1, p. 5-12, Nov. 2010 Apresentar-se-á os resultados das simulações no Simulink

bem como o desempenho de processamento do DSP para este algoritmo proposto. Estes resultados podem ser aplicados, por exemplo, no sincronismo entre a rede elétrica e um sistema UPS (Uninterruptible Power Supply) monofásico.

No momento da falta ou condições de falhas adversas da rede elétrica, as UPSs são responsáveis por manter ininterrupta a energia elétrica fornecida à carga críticas, tais como: equipamentos médico-hospitalares, controle de tráfego aéreo, processos industriais, dentre outros.

O sistema UPS, na maioria das vezes, deverá operar em sincronismo com o sistema elétrico. De forma que a carga não seja influenciada com as curtas interrupções existentes na transferência entre rede-UPS e UPS-rede, quando, por exemplo, uma UPS off-line alimentar a carga. Uma maneira de atender a este quesito é a utilização de sistemas de detecção de fase também chamados de sistemas PLL.

2 Objetivo

O presente estudo teve como objetivo analisar e implementar um sistema PLL digital, baseado na teoria da potência ativa instantânea, com aplicação a sistemas de condicionamento de energia, especificamente um sistema UPS monofásico. Os sinais de referência do sistema PLL digital são gerados via software através de mo, utilizando o CCStudio para sua implementação no DSP.

Algumas simulações foram realizadas por meio do Simulink, software executado através do Matlab. Com base nessas simulações, foi possível prever o comportamento do algoritmo PLL que foi implementado para ser executado pelo DSP TMS320F2808 da Texas Instruments.

3 Fundamentação Teórica 3.1 Digital Signal Processor (DSP)

O DSP surgiu por volta dos anos 60 e 70 quando o primeiro computador digital foi desenvolvido. Nesta época os computadores eram caros e então o DSP era limitado a algumas aplicações críticas. As primeiras áreas a aplicar foram: radar e sonar, exploração de óleo, exploração do espaço e imagens em medicina (SMITH, 2007).

Atualmente o DSP é tido como importante ferramenta de desenvolvimento tecnológico para cientistas e engenheiros, principalmente nas áreas de engenharia elétrica. A tecnologia de processamento digital de sinais utilizando os DSPs é largamente utilizada em telecomunicações, processamento de áudio, dispositivos de localização (radar e sonar, por exemplo), processamento de imagens, tanto em medicina quanto espaciais (OPPENHEIM; SCHAFER, 1989).

Aplicações de DSPs são usualmente programadas em algumas linguagens, como C, Assembly e BASIC. A mais versátil e poderosa delas é a linguagem de programação C.

Os DSPs são divididos, basicamente, em duas categorias, ou seja, as que operam com ponto fixo e as que operam com ponto flutuante. O TMS320F2808 opera com ponto fixo, portanto é necessário que o procedimento para a realização de operações matemáticas, por exemplo, seja realizada de maneira adequada respeitando as características deste modo de operação.

Os sinais digitais são representados por seqüência de 0 e 1 que podem ser representação numérica do sinal analógico após processo de conversão A/D (Analógico/Digital), sendo assim possível sua manipulação através de computador (INTRODUCTION..., 2009). Esta manipulação dos dados é denominada processamento digital de sinais.

A figura 1 exemplifica como o DSP interpreta diferentes tipos de números decimais em 4 diferentes tipos de conversão.

UNSIGNED

INTEGER OFFSETBINARY MAGNITUDESIGN AND COMPLEMENTTWO’S

Decimal Bit Pattern Decimal Bit Pattern Decimal Bit Pattern Decimal Bit Pattern

15 1111 8 1111 7 0111 7 0111 14 1110 7 1110 6 0110 6 0110 13 1101 6 1101 5 0101 5 0101 12 1100 5 1100 4 0100 4 0100 11 1011 4 1011 3 0011 3 0011 10 1010 3 1010 2 0010 2 0010 9 1001 2 1001 1 0001 1 0001 8 1000 1 1000 0 0000 0 0000 7 0111 0 0111 0 1000 -1 1111 6 0110 -1 0110 -1 1001 -2 1110 5 0101 -2 0101 -2 1010 -3 1101 4 0100 -3 0100 -3 1011 -4 1100 3 0011 -4 0011 -4 1100 -5 1011 2 0010 -5 0010 -5 1101 -6 1010 1 0001 -6 0001 -6 1110 -7 1001 0 0000 -7 0000 -7 1111 -8 1000 16 bit range:

0 to 65,535 -32,767 to 32,76816 bit range: -32,767 to 32,76716 bit range: -32-768 to 32,76716 bit range: Figura 1: Diagrama de blocos do módulo ADC [7]

Análise e Implementação de um Sistema PLL Digital Utilizando DSP para Aplicações em Sistemas de Condicionamento de Energia O DSP também é utilizado para implementação de filtros

digitais. Esses filtros têm dois propósitos: separação de sinais combinados e restauração de sinais distorcidos. Filtros analógicos (eletrônicos) podem ser usados para a mesma tarefa, porém os filtros digitais alcançam resultados muito superiores (SMITH, 1999).

3.2 Kit de desenvolvimento e Zdsp TM F2808– Spectrum

Digital

A plataforma de desenvolvimento do DSP utilizado para implementação do algoritmo PLL foi o eZdsp TM F2808 da

Spectrum Digital.

As principais características desse kit de desenvolvimento utilizando o DSP TMS320F2808 são apresentadas em eZdsp TM F2808 USB e resumidamente descritas a seguir:

• 100MHz de velocidade de processamento; • 20MHz de clock;

• JTAG via USB Integrado (IEEE 1149.1); • Configurações de Segurança (Watchdog);

• 16 entradas ADC (Analógicas) de 12 bits de resolução em ponto fixo;

• 35 pontos de I/O (Input/Output) configuráveis; e • Periféricos ePWM que suportam geração de PWM com

ajustáveis.

Os conversores A/D (analógico-digital) operam em 12 bits, sendo o sinal de entrada limitado de 0 a 3 Volts. O processador realiza a conversão deste sinal da forma mais rápida em 80ns em um clock de 25MHz ( TMS320F2809,..., 2009).

O sinal adquirido nas portas de entrada analógica é convertido da seguinte forma:

Sinal Digital = 4095

X (1)

onde:

V

_in- tensão de entrada instantânea

V

_min- tensão mínima de entrada, geralmente igual a zero 3.3 Sistema PLL monofásico (p-PLL)

O sistema PLL monofásico implementado neste estudo, baseia-se na teoria da potência ativa instantânea trifásica, discutidas por Akagi; Watanabe e Aredes (2007). O sistema PLL baseia-se no eixo estacionário bifásico de coordenadas (

αβ

), onde uma tensão fictícia idêntica a

v

_β deve ser gerada de forma que se assegure que esta seja ortogonal à tensão monofásica medida

(

v

_α

).

A tensão fictícia ortogonal será chamada

v ′

_β .

Assumindo um sistema trifásico equilibrado, a potência ativa instantânea trifásica representada tanto no eixo estacionário trifásico (abc) como no estacionário bifásico (

αβ

) é dada por:

p′

= v

a

i

a

+ v

b

i

b

+ v

c

i

c

= v

α

i

α

+ v

β

i

β

= p + p

(2)

onde

v

abc e

i

abc são as tensões e correntes trifásicas,

v

_αβ e

i

_αβ são as tensões e correntes bifásicas, enquanto

p

e

p

representam as componentes uma contínua e outra alternada da potência

p

.

O objetivo do controle do PLL, mostrado na figura 3.2, é anular a componente contínua

p′

da potência instantânea fictícia, onde a tensão de fase

v

′

_α é assumida como sendo a mesma tensão medida

v

_α. Quando

p′

for nulo, o sinal de saída do PLL terá a mesma fase e frequência do sinal de entrada. Para tanto, o controlador PI fixa a referência na frequência angular

ω*=2

πf

do sistema, onde

f

é a frequência nominal. O ângulo

θ*=ω*t

é obtido integrando a frequência angular de referência

ω*

a qual é idêntica a frequência da rede

ω

. O ângulo

θ*

é usado para calcular as correntes de realimentação fictícias

i′

_α e

i′

_β. Para o cancelamento da componente

p′

, as correntes fictícias

i′

_α e

i′

_β devem ser ortogonais as tensões

v′

_α e

v′

_β respectivamente. Um sinal feed-foward

ω

_ffé usado para melhorar a dinâmica inicial do desempenho do sistema (SILVA; NOVOCHADLO; MODESTO, 2008).

V

_in

V

_min

3

~

~ p∗_{= 0} ω ω∗ ω_{f f} ∗ θ ₌ω∗t 'β 'α i i ' vα vα ' vβ p'

+

-+

++

+

PI 1_s

)

sin

( .t

ω

∗

)

sin

( .t-

ω

∗ π/2 =

Figura 2: Modelo do Sistema de Controle do PLL Monofásico

No método empregado neste sistema PLL, a tensão fictícia

v′

_β é obtida defasando-a de

π / 2

_{rad em ralação à}

v′

_α. Este método é conhecido como TD (Transport Delay) (SILVA; NOVOCHADLO, MODESTO, 2008), ilustrado na figura 3. Portanto, o sistema bifásico estacionário pode ser representado como:





=













' β

v

'

v

α

v

α

v

α

)

(

ωt

)

(

ωt

π

₂



 = 

_



2

V

_sin

₍

ω

t

₎

sin

(

2

V

ωt

π

₂

)



_















' β ' α

i

i

=





α α

(

π

2

)





i

i

(

)

∗

θ

∗

θ

'

₌

_V

p

_p

sin

(

ω

t)

sin

θ +

∗

V

p

sin

ω

)

t

π

₂

)

sin

θ

)

∗

π

₂

)

=

V

p

cos

(

ω

t

θ

∗

)

(3)





=













' β

v

'

v

α

v

α

v

α

)

(

ωt

)

(

ωt

π

2



 = 

_



2

V

_sin

₍

ω

t

₎

sin

(

2

V

ωt

π

₂

)



_















' β ' α

i

i

=





α α

(

π

2

)





i

i

(

)

∗

θ

∗

θ

'

₌

_V

p

(

ω

t)

sin

θ +

∗

V

sin

ω

)

t

π

)

sin

θ

)

∗

π

)

=

V

cos

(

ω

t

θ

∗

)

8 SANTOS, L. A.; GARCIA, V. B.; SILVA, S. A. O.; / UNOPAR Cient. Exatas Tecnol., Londrina, v. 9, n. 1, p. 5-12, Nov. 2010 Análise e Implementação de um Sistema PLL Digital Utilizando DSP para Aplicações em Sistemas de Condicionamento de Energia

Para que o cancelamento da componente contínua de

p′

, o sistema PLL deve ajustar a saída de integração para

θ*=ω*t+

π/2

. Assim quando

ω = ω′

a componente

p′

será cancelada. p∗_{= 0 ω ω∗} ω_{f f} ∗ θ ₌ω∗t 'β 'α i i ' vα vα ' vβ p'

+

-+

++

+

PI 1_s

)

sin

( .t

ω

∗

)

sin

( .t-

ω

∗ π/2 /2 −π =

Figura 3: Esquema PLL utilizando o método TD

V R1 R2 R3 R4 C1 +12 -12 R7 R5 +1.5 _R6 R8 +3 + -+ -+

-Figura 4.1: Condicionamento do sinal de entrada de tensão 4.2 Simulação através do simulink

O Simulink possui ferramenta que possibilita a implementação de algoritmos para o DSP TMS320F2808 facilitando assim a programação. Após inserir o hardware desejado, pode-se construir o algoritmo diretamente na ferramenta de desenvolvimento do DSP que neste caso é o Code Composer Studio V3.1.

A figura 4.2 ilustra o desenvolvimento da simulação

digital do PLL proposto pronto para ser descarregado no DSP. O sample time adotado foi de 833 ms. Isso implica que se for adotado uma onda numa frequência de 60Hz, cada onda terá resolução de 200 pontos, ou seja, ótima resolução de amostras. Para que a defasagem de

v

_β em

π/2

rad em relação à

v

_α basta apenas dar atraso de 50 samples que equivalem a

π/2

rad na amostragem adotada.

DSP -50 Z X X + + 1 K Ts z-1 Ki K-+ + + 1 K Ts z-1 sin(u[1]) -cos(u[1]) Kp 377 F2808 eZdsp

Figura 4.2: Implementação do PLL simulado no Simulink 4 Material e Método

4.1 Condicionamento do sinal de entrada no DSP

A entrada analógica do Kit DSP tem limitação de tensão no sinal de entrada, como já especificado no item 3.2. Para que a condição de níveis de tensão admissíveis seja satisfeita, é necessário o desenvolvimento de um circuito que estabeleça esta limitação e ao mesmo tempo proteja as entradas de eventuais flutuações de tensão que possam exceder o limite estipulado.

O esquema básico deste circuito condicionador pode ser visto na figura 4.1.

Neste circuito, aplica-se uma tensão de off-set de 1,5V para que o sinal medida fique positivo, viabilizando o trabalho na faixa de 0 a 3 Volts. Alimentando o amplificador operacional com 3V faz com que ele se torne uma proteção para a porta analógica já que se a tensão for maior que o limite o Ampop satura evitando, assim, danos na porta de entrada analógica ADC (eZdsp TM F2808USB, 2008).



=









v

'β

v

α

(

ωt

π

2

)

 = 





2

V

sin

(

ωt

π

₂

)



_













' β ' α

i

i

=





α α

(

π

2

)





i

i

(

)

∗

θ

∗

θ

'

₌

_V

Análise e Implementação de um Sistema PLL Digital Utilizando DSP para Aplicações em Sistemas de Condicionamento de Energia O método de integração de Euler adiantado foi

adotado para ser o integrador do controlador PI. Também conhecido como método de aproximação retangular ou adiantado a esquerda, para este método,

1/s

é aproximado por

T/(z-1)

. E expressão resultante é da forma (6):

y(n) = y(n - 1) + K.T.u(n - 1)

(6)

4.3 Software Code Composer Studio (CCStudio)

O software disponibilizado pela Texas Instruments para implementação de todo algoritmo do DSP é do

CCStudio. Esta ferramenta possui link de compatibilidade com o MATLAB tornando possível a exportação direta dos algoritmos nele implementados. Torna-se importante observar apenas as conversões de dados necessárias para que não haja problemas durante a compilação.

A figura 4.3 ilustra o ambiente de desenvolvimento CCStudio. A visualização dos dados processados pelo DSP pode ser feita utilizando o recurso JTAG disponível neste kit de desenvolvimento. Esta ferramenta possui integração com a porta USB, ou seja, nenhum circuito de aquisição de resposta precisa ser desenvolvido, basta apenas conectá-lo a porta USB do computador.

Figura 4.3: Ambiente de desenvolvimento do CCStudio 4.4 Algoritmo para aquisição de dados

Este DSP como já discutido trabalha com ponto fixo. Porém, esta característica não impede que processamentos com ponto flutuante sejam realizados, bastando apenas tratar o sinal adequadamente. Como este DSP processa dados em 16 bits, é possível a realização de conversão matemática de dados chamada Q.15 que transforma o sinal de 16 bits em sinais de ponto flutuante “virtual”.

Esta conversão faz com que sinais na faixa de -32768 a 32767 sejam representados na faixa de -1 a 1, ou seja, é realizada normalização no sinal onde, no caso de Q.15, utiliza 15 bits de resolução na representação de pontos flutuantes. O bloco “converte sinal float” da figura 4.4 realiza esta normalização do sinal. O algoritmo que adquire os dados reais para o PLL pode ser visto na figura 4.4. Os parâmetros de configuração de sample time e delay foram os mesmos já apresentados na seção 4.2.

10 SANTOS, L. A.; GARCIA, V. B.; SILVA, S. A. O.; / UNOPAR Cient. Exatas Tecnol., Londrina, v. 9, n. 1, p. 5-12, Nov. 2010 1 0.8 0.6 0 0.2 0.4 -1 -0.8 -0.6 -0.4 -0.2 0 0.005 0.01 0.015 0.02 0.025 0.03 0.035 0.04 0.045 0.05

i

α′ α

v

Figura 5.1: Sinais de tensão de corrente

v

_{α e}

i

′

_{α respectivamente}

0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0.09 0.1

pꞌ

1 0.8 0.6 0 0.2 0.4 -0.2 1.2

Figura 5.3: Resposta do algoritmo do PLL para a potência

p

′

-50 Z X X + + K Ts z-1 KI K-+ + + K Ts z-1 sin(u[1]) -cos(u[1]) KP 377 F2808 eZdsp ia ib SOMA2 GAIN rad/seg SOMA1 P1 P2 DEFASAGEM CONVERTE SINAL FLOAT In1 Out1 A ADC ADC C280x

Figura 4.4: Algoritmo PLL Implementado para Aquisição de Dados. 5 Resultados

As figuras 5.1 a 5.4 são resultados das simulações realizadas através do Simulink. Da figura 5.1 pode-se observar a tensão

v

_α que possui a mesma fase da rede e a corrente fictícia

i

_α que em poucos ciclos se defasa em

π/2

_{rad em relação a}

v

_α. Da figura 5.2 podem-se observar as potências fictícias das componentes αβ onde estão defasadas em

π

rad. Quando a soma dessas componentes for realizada fica evidente que elas se anulam, como pode ser observado na figura 5.3 onde essa soma foi realizada. Nota-se o comportamento da curva tendendo a zero, como esperado da teoria. Da figura 5.4 é possível observar o momento em que ocorre o sincronismo completo entre o sinal de rede e o sinal de referência gerado pelo sistema PLL.

1 0.8 0.6 0 0.2 0.4 -0.6 -0.4 -0.2 0 0.005 0.01 0.015 0.02 0.025 0.03 0.035 0.04 0.045 0.05 pα′ p_ᵝ′

Figura 5.2: Sinais de potência

p

′

_{α e}

p ′

_β respectivamente

1 0.8 0.6 0 0.2 0.4 -1 -0.8 -0.6 -0.4 -0.2 0 0.005 0.01 0.015 0.02 0.025 0.03 0.035 0.04 0.045 0.05

i

ᵝ α

v

Figura 5.4: Momento de sincronismo entre a rede e a referência do PLL

Observa-se nas figuras 5.5 e 5.6 os sinais adquiridos via USB no DSP utilizando a ferramenta de gráficos do CCStudio. Na figura 5.5 observa-se o sinal de entrada da rede

v

α e a

corrente fictícia

i ′

_β defasada em

π/2

rad em relação ao sinal de entrada da rede.

Na figura 5.6 observa-se o sinal de entrada da rede

v

_α e o sinal de referência

i ′

_β em sincronismo de fase em frequência com o sinal da rede.

Análise e Implementação de um Sistema PLL Digital Utilizando DSP para Aplicações em Sistemas de Condicionamento de Energia 0.705 0.470 0.235 0 -0.235 -0.470 -0.705 1.000 0.667 0.333 0 -0.333 -0.667 -1.000 0 0.00417 0.00833 0.0125 0.0167 0.0208 0.0250 0.0292 0.0333 ' α i vα

Figura 5.5: Sinais de tensão de corrente

v

_{α e}

i

′

_{α respectivamente no DSP}

0.706 0.470 0.235 0 -0.235 -0.470 -0.706 1.000 0.667 0.333 0 -0.333 -0.667 -1.000 0 0.00417 0.00833 0.0125 0.0167 0.0208 0.0250 0.0292 0.0333 ' i vα β

Figura 5.6: Resposta do algoritmo do PLL no DSP 6 Discussão

Através dos resultados apresentados, observou-se que o algoritmo do sistema PLL digital respondeu de acordo com a teoria do PLL monofásico apresentada. O Simulink facilitou a implementação dos algoritmos e o link com o software CCStudio fez com que a necessidade de programação em C, neste caso, não existisse, pois o tempo de desenvolvimento foi otimizado. Além disso, com as simulações realizadas antes da efetiva execução pelo DSP, pode-se fazer a análise comparativa entre os valores simulados e os dados reais adquiridos e processados.

Apesar do DSP adotado trabalhar com ponto fixo, através de manipulações adequadas, o processamento com pontos flutuantes foram realizados dentro de margem de erro muito pequena podendo ser desprezada. Com bom desempenho do processamento para circuitos monofásicos, um novo caminho a ser tomado é o desenvolvimento de algoritmos dedicados para circuitos trifásicos.

Os resultados obtidos com o sistema PLL monofásico incentivam o desenvolvimento de sistemas com outras finalidades, visando à implementação de novos algoritmos que condicionem de outras formas os sistemas elétricos.

12 SANTOS, L. A.; GARCIA, V. B.; SILVA, S. A. O.; / UNOPAR Cient. Exatas Tecnol., Londrina, v. 9, n. 1, p. 5-12, Nov. 2010

7 Conclusão

Este trabalho apresentou um algoritmo de detecção de fase PLL monofásico digital, baseado na teoria da potência ativa instantânea trifásica, processado por um DSP TMS320F2808. Este sistema poderá ser utilizado em equipamentos de condicionamento de energia, no trabalho em questão, o mesmo foi dedicado a um sistema UPS monofásico onde há necessidade de sincronismo com a rede elétrica.

O PLL monofásico digital foi implementado em software, onde o sinal de sincronismo é gerado via software com amplitude unitária. O sinal foi adquirido da rede utilizando as portas analógicas disponíveis no kit de desenvolvimento do próprio DSP, sendo convertidos em pontos fixos de 12 bits de resolução e depois transformados em um sinal de -1 a 1 que possibilitam a criação de ponto flutuante virtual de 16 bits de resolução.

As simulações realizadas através do Simulink previram o comportamento do algoritmo PLL e este foi demonstrado utilizando os recursos de aquisição de dados diretamente do DSP que possibilitaram a visualização dos sinais nele processado comparando-se o sinal de entrada da rede elétrica e o sinal de referência gerado pelo processador digital. Referências

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