ISEL - Engenharia Electrotécnica
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Browsing ISEL - Engenharia Electrotécnica by advisor "Canacsinh, Hiren"
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- Circuito de alimentação de semicondutores colocados a potenciais elevados num gerador de MarxPublication . Lopes, Filipe Alexandre Pires; Redondo, Luís Manuel dos Santos; Canacsinh, HirenNesta dissertação foi desenvolvido um conversor ressonante LC série com um transformador, composto por um primário e quatro secundários independentes para alimentação dos circuitos de comando (drivers) dos estágios de um gerador de Marx, que se encontram a potenciais elevados. Este conversor foi simulado e ensaiado experimentalmente. A frequência de comutação do conversor encontra-se perto da frequência de ressonância com o objetivo de diminuir as perdas por comutação e consequentemente transferindo o máximo de energia possível. Foi feita uma análise de todos os elementos constituintes deste circuito e seu funcionamento em vários regimes. Também são apresentadas outras topologias que são usadas para alimentar os drivers do gerador de Marx, tais como o bootstrap, o inversor com transformador e secundários independentes, e o inversor com transformador e secundários em cascata. Demonstra-se o dimensionamento e simulação do circuito, em que a sua análise pode ser usada posteriormente para diferentes números de estágios. Os ensaios experimentais foram feitos com variações de carga nos drivers, e com a aplicação de uma condição adversa no driver de um estágio do gerador de Marx.
- Conversor modular do tipo gerador de Marx bipolar para aplicação numa UPS interativaPublication . Pestana, Celso Rafael Almada; Canacsinh, Hiren; Chaves, Miguel Cabral FerreiraEsta dissertação tem como objetivo o estudo teórico, a simulação numérica e experimental de um conversor DC-DC com base no conceito do gerador de Marx para aplicação numa UPS (Fonte de alimentação ininterrupta) interativa para mitigação do problema da equalização de tensão existente no banco de supercondensadores. Inicialmente apresenta-se algumas topologias mais utilizadas nos conversores modulares e/ou multiníveis e para cada uma destas topologias são mencionadas as técnicas de controlo usadas assim como as vantagens e limitações. De modo a desenvolver um modelo de simulação numérica de uma UPS interativa realiza-se o estudo do gerador de Marx bipolar com semicondutores de potência, analisando o modo de funcionamento, as configurações redundantes e as vantagens e desvantagens desta topologia. Através deste estudo, é implementado o conversor modular do tipo gerador de Marx bipolar com 2 estágios. O conversor é modelado e simulado através da aplicação Matlab/Simulink em monofásico e em trifásico. Contudo para efeitos de apresentação e validação dos resultados obtidos são apresentados os resultados em monofásico. É também implementado um contador de comutação dos IGBT’s (Transístores bipolares de portas isoladas) que permite avaliar o esforço que os diferentes semicondutores de potência estão sujeitos. Por fim, são realizados ensaios experimentais com um recetor indutiva e comparado com os resultados de simulação.
- Diagnóstico da produção de H2 num eletrolisador com base num plasmaPublication . Gonçalves, André Duque; Redondo, Luís Manuel dos Santos; Canacsinh, HirenO presente trabalho reflete a importância que o hidrogénio tem, e o papel que poderá vir a desempenhar num futuro não muito distante, bem como os métodos de produção atuais e as alternativas existentes. A eletrólise com plasma é uma das alternativas em desenvolvimento e tem sido apontado por vários investigadores como um método propício a atingir elevadas taxas de produção de hidrogénio face aos valores de corrente ensaiados e sem qualquer emissão de CO2. Por estes motivos, foi este o método alternativo de produção escolhido como tema central do presente trabalho. Para iniciar este estudo foi desenvolvido um eletrolisador que permitisse realizar a eletrólise convencional e a eletrólise com plasma DC, nos mesmos parâmetros laboratoriais, para que se possa comparar os resultados e aferir os benefícios do processo. Os ensaios realizados com eletrólise convencional permitirão não só caracterizar o funcionamento do eletrolisador, como também verificar a Lei de Faraday e recolher informações para o desenvolvimento de um modelo matemático do eletrolisador. Os dados registados permitirão observar de que modo a temperatura e densidade de corrente influenciam o desempenho do eletrolisador. Após a realização dos ensaios com plasma DC para três tensões diferentes, será também traçado um perfil de desempenho energético do eletrolisador e comparado com o obtido nos ensaios com eletrólise convencional.
- Equalização da tensão em MOSFETs em sériePublication . Neves, Flávio Emanuel Costa; Redondo, Luís Manuel dos Santos; Canacsinh, HirenEste trabalho incidiu sobre a ligação de dois MOSFETs em série. Foi apresentado o estudo teórico, o dimensionamento e a implementação experimental dos circuitos necessários ao comando, bem como os circuitos auxiliares para equalização da tensão de dois MOSFETs. Começou-se por fazer um estudo teórico sobre vários tipos de semicondutores de potência e sobre as técnicas de comando de dispositivos comandados, bem como das técnicas de equalização de tensão em semicondutores ligados em série. Posteriormente dimensionou-se e simulou-se um circuito com dois MOSFETs em série. Por último implementou-se experimentalmente o circuito.
- Estudo das Proteções de Sobrecorrente e Sobretensão em Semicondutores de Potência Totalmente ComandadosPublication . Figueirinhas, Miguel Loureiro; Redondo, Luís Manuel dos Santos; Canacsinh, HirenNo presente trabalho realizou-se o estudo de um circuito de proteção, de sobrecorrente e sobretensão, para dois tipos de semicondutores de potência totalmente comandados, o MOSFET e o IGBT. Este trabalho inicia-se apresentando o MOSFET e IGBT como dispositivos semicondutores de potência amplamente disseminados na indústria. Em seguida são estudadas as técnicas apresentadas na literatura, para proteção de sobrecorrente e sobretensão, tendo-se definido igualmente as utilizadas neste trabalho. Após, com recurso ao software LTspice realizou-se um estudo preliminar do circuito em questão, para posterior dimensionamento de uma placa PCB. Por ´ultimo realizou-se a obtenção de resultados experimentais, e posterior comparação com os obtidos via software. Os resultados experimentais, obtidos via LTspice e em ambiente laboratorial, tiveram como principal foco o dispositivo MOSFET.
- Estudo e implementação de um gerador de onda choque (surge generator) segundo a norma IEC 61000-4-5Publication . Aguiam, Bruno Miguel Nobre Carrilho de; Redondo, Luís Manuel dos Santos; Canacsinh, HirenNesta dissertação propõe-se o estudo e implementação prática de um circuito gerador de onda de choque, com a capacidade de gerar as formas de onda definidas pela norma internacional de compatibilidade eletromagnética IEC 61000-4-5 [1]. Estes geradores são utilizados por laboratórios em contexto de acreditação de produtos eletrónicos e elétricos quanto à sua imunidade a sobretensões transitórias. Este trabalho inicia-se com o estudo do fenómeno físico de base que um gerador de onda de choque procura reproduzir, isto é, o estudo laboratorial das descargas atmosféricas, com ênfase nos diferentes modelos de ondas utilizados para descrever tal fenómeno. Seguidamente realiza-se o estudo teórico e análise matemática do circuito definido pela norma IEC 61000-4-5, obtendo-se assim as equações que regem os vários modos de funcionamento do circuito. A partir destas equações foi então possível obter um modelo matemático para simulação em Matlab, com o objetivo de dimensionar o circuito. De igual modo, foi implementada a simulação do circuito no programa LTspice, sendo que ambos permitem prever o comportamento do circuito para várias condições de funcionamento. Por fim, realizou-se uma implementação laboratorial do gerador de onda de choque, escolhendo para isso o elemento semicondutor de potência que respeitasse todos os requisitos de desempenho do gerador, o que resultou numa série de resultados experimentais e conhecimento acerca da implementação deste tipo de geradores, bem como na comparação destes resultados experimentais com os de simulação.
- Modelação da produção de hidrogénio num eletrolisador com base num plasmaPublication . Alves, Vasco Miguel Eugénio; Redondo, Luís Manuel dos Santos; Canacsinh, HirenNeste trabalho é apresentado o gás Hidrogénio como uma tecnologia alternativa promissora que permitirá alcançar as metas ambientais definidas pelas várias indústrias. Através da eletrólise é possível a produção de Hidrogénio verde, uma opção energeticamente sustentável e economicamente viável, em comparação com outros métodos de produção. Nesse sentido, no presente trabalho exploratório estudou-se dois métodos de produção de Hidrogénio a partir da eletrólise: método convencional e método de plasma. Este estudo teve como principal objetivo a diminuição de energia elétrica necessária do processo. Como tal, foi contruído um eletrolisador, de escala laboratorial, para realização de ensaios experimentais. Para o estudo do método convencional foi desenvolvido, em MATLAB, um modelo matemático de uma eletrólise de base alcalina, modelando os processos físicos associados ao processo. Os ensaios experimentais permitiram obter dados do comportamento do eletrolisador durante o processo e a validação do modelo matemático. Foi analisada a evolução da tensão em função da temperatura e a taxa de produção de Hidrogénio em função da corrente e concluído que o modelo simula o processo com bastante precisão. No estudo do método de plasma foi conseguida a produção de Hidrogénio e foram comparados os resultados obtidos com o método convencional. O rendimento de Faraday através do método de plasma foi superado em 1168,75%. Foi também demonstrado que o consumo energético através deste método é menor para a mesma produção de Hidrogénio. O método de plasma apresenta um método inovador para melhorar a produção de Hidrogénio e também para diminuir o consumo de energia.
- Sistema de domótica para melhoria da eficiência energética em edifíciosPublication . Pedro, Bruno Lourenço; Barata, Filipe André de Sousa Figueira; Canacsinh, HirenCom a crescente evolução tecnológica presente em todo o mundo, existe uma procura também crescente de conforto, versatilidade e controlo automatizado em espaços de permanência humana. A domótica é utilizada em espaços interiores e exteriores, sejam domiciliários, escritórios, industriais, espaços recebendo público, entre outros. A capacidade de controlo e gestão inteligente das cargas elétricas afetas a um sistema de domótica, possibilita, entre outras valências, uma maior eficiência da instalação elétrica onde é aplicada. O tópico da eficiência energética é cada vez mais discutido e relevante no ramo da eletrotecnia. A gestão inteligente de fontes de energia, redes e instalações elétricas (iluminação, sistemas de climatização, eletrodomésticos e cargas terciárias) permite a utilização mais eficiente da energia elétrica em todo o seu espectro, seja nas fontes, redes, em edifícios ou estruturas, resultando numa desejada diminuição do consumo elétrico sem prejudicar a utilização das cargas. Deste modo, no presente documento, é contextualizada a temática da eficiência energética, dos sistemas de domótica e a sua corelação. É apresentado nesta dissertação, o projeto, desenvolvimento e implementação de um protótipo experimental de um sistema de domótica de baixo custo, com base na comunicação sem-fios. O protótipo contempla um conjunto de atuadores para controlo de luminárias e cargas elétricas genéricas, como também sensores de presença, corrente, temperatura, humidade relativa e luminosidade. O sistema implementado recorre às leituras efetuadas pelos sensores de corrente para efetuar o cálculo de energia elétrica consumida pelas cargas, contribuindo para uma gestão inteligente, monitorização do sistema e consequentemente da melhoria global da eficiência energética da instalação. O sistema de domótica é configurado, gerido, monitorizado e atuado através de uma plataforma online desenvolvida para este efeito.