Conversor Ajustável Integrado CC-CC para Colheita de Energia Fotovoltaica Voltada para Aplicações em Ambientes Cobertos

  • Luiz Junior
  • Alessandro Goncalves Girardi
  • Lucas Compassi Severo
Rótulo Capacitor, Chaveado, Conversor, CC-CC, Colheita, energia, ambiente, fechado, Célula, Fotovoltaica, Dispositivos, Eletrônicos

Resumo

Internet das Coisas é uma grande tendência atual na qual o número de dispositivos conectados à internet aumenta ao longo dos anos, facilitando assim o monitoramento, automação e controle em ambientes abertos e fechados. Além disso, a maioria dos dispositivos eletrônicos, principalmente os periféricos, são usados na sua maior parte do tempo dentro de ambientes fechados como salas de escritórios, por exemplo. Esses dispositivos geralmente são alimentados por fios ou baterias. A utilização de fios pode, às vezes, comprometer a praticidade de alguns dispositivos eletrônicos, e baterias devem ser frequentemente trocadas ou recarregadas. A colheita de energia é uma ótima solução para resolver este problema, uma vez que a energia fornecida pelo ambiente, como por exemplo a iluminação, pode ser captada por uma célula fotovoltaica para alimentar dispositivos eletrônicos. A potência captada por células solares em ambientes fechados, utilizando apenas iluminação artificial como fonte de energia, ainda é bastante limitada, visto que tais células são projetadas para operarem em ambientes descobertos utilizando a radiação solar como principal fonte de energia, desse modo sistemas para colheita de energia em ambientes cobertos são pouco explorados e visam somente aplicações de baixa potência. Uma célula solar pode ainda sofrer sombreamentos causados por paredes, móveis e movimentos humanos fazendo com que a tensão em seus terminais varie abruptamente. Isso exige um sistema de conversão eficiente e que possa se adaptar às variações de tensão de saída de uma célula fotovoltaica. Nesse contexto, o presente trabalho visa propor um sistema integrado de conversão para colheita de energia fotovoltaica em ambientes cobertos para parcialmente substituir o uso da bateria em dispositivos eletrônicos e periféricos. Para o bloco do sistema responsável pela conversão de tensão, foi proposto uma topologia reconfigurável de conversor CC-CC à capacitores chaveados capaz de fornecer uma faixa variada de relações de conversão de tensão. Utilizando topologias simples de conversores CC-CC baseados em capacitores chaveados, como o conversor 1:2, o conversor 2:1 e também conversor somador-subtrator, o sistema de conversão proposto é capaz de fornecer 19 diferentes relações de conversão, dentre elas, 3 rebaixadoras, 15 elevadoras e uma seguidora de tensão. Simulações elétricas preliminares mostram que é possível se obter um sistema reconfigurável com variadas relações de conversão de tensão usando apenas combinações de topologias básicas de conversores à capacitores chaveados. Além disso, o sistema de conversão proposto pode ser facilmente expandido e modificado para fornecer outros valores de relações de conversão de tensão.

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Publicado
2020-08-28
Como Citar
JUNIOR, L.; GONCALVES GIRARDI, A.; COMPASSI SEVERO, L. Conversor Ajustável Integrado CC-CC para Colheita de Energia Fotovoltaica Voltada para Aplicações em Ambientes Cobertos. Anais do Salão Internacional de Ensino, Pesquisa e Extensão, v. 11, n. 2, 28 ago. 2020.