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Fonte chaveada de 2kw para emulacao da caracteristica dinamica de saida v(versus) i de um sistema de geracao a celula combustivel tipo pem.

Processo: 05/02092-3
Linha de fomento:Bolsas no Brasil - Iniciação Científica
Vigência (Início): 01 de setembro de 2005
Vigência (Término): 31 de agosto de 2006
Área do conhecimento:Engenharias - Engenharia Elétrica - Eletrônica Industrial, Sistemas e Controles Eletrônicos
Pesquisador responsável:Carlos Alberto Canesin
Beneficiário:Rodrigo da Ponte Caun
Instituição-sede: Faculdade de Engenharia (FEIS). Universidade Estadual Paulista (UNESP). Campus de Ilha Solteira. Ilha Solteira , SP, Brasil
Assunto(s):Controle digital   Células de combustível   Eletrônica de potência

Resumo

Com a crise energética recente no país e com o acentuado crescimento da demanda por energia elétrica nas últimas décadas, torna-se de extrema importância o estudo das células combustível.Neste contexto, a geração distribuída tem e terá uma maior importância no mundo e no Brasil, onde a necessidade do crescimento econômico nos obriga a vultosos investimentos em geração, transmissão e distribuição de energia elétrica.Os sistemas de geração baseados em células combustível, para a obtenção de energia elétrica através de fontes renováveis de energia, se apresentam atualmente como estruturas promissoras para o suprimento de uma larga variedade de cargas. Suas aplicações podem suprir cargas tanto em sistemas de CC (corrente contínua), quanto em CA (corrente alternada), com os necessários condicionamentos. Um sistema de geração baseado em células combustível é um sistema eletromecânico que converte energia química diretamente em energia elétrica e térmica. As perspectivas do emprego destes sistemas num sistema de geração distribuída, a integração de sistemas em CC, em CA e em CA com freqüências elevadas (HFAC bus – High frequency alternate current bus), além dos necessários e atuais conceitos de conservação de energia, tornam os sistemas de geração de energia elétrica, baseados em fontes alternativas de energia, como é o caso das células combustível, altamente vantajosos em relação aos sistemas convencionais de geração, e, promissores para uma escalada em potência nas próximas décadas.As principais vantagens dos sistemas à células combustível são as seguintes: diversidade possível dos elementos combustíveis (gás natural, GLP (gás liqüefeito do petróleo), metanol, etc. ); elevada eficiência de conversão de energia; Possibilidade de escalada em potência; não produção de poluentes para o meio ambiente; potencialmente econômica em relação aos sistemas convencionais; portabilidade e possibilidade de suprimento de cargas remotas; produção de energia elétrica de elevada qualidade, de acordo com os modernos conceitos de qualidade do processamento de energia; confiabilidade operacional, atendendo necessidades de sistemas ininterruptos de energia, sistemas de emergência (hospitalares, etc), etc. Considerando-se os impactos ambientais das diversas formas de produção de energia elétrica, os sistemas baseados em células combustível, são aqueles de menor impacto e maior eficiência de conversão de energia, entretanto, são ainda atualmente os de maiores custos, uma vez que necessitam de diversos sub-sistemas periféricos para seu adequado funcionamento. A característica de saída típica V x I (Tensão versus corrente) de um sistema à células combustível é subdividida em três regiões: Ativação, ôhmica e concentração.A região de operação para os sistemas de geração baseados em células combustível é a região ôhmica. Desta forma, para a plena caracterização do funcionamento dinâmico, envolvendo a regulação dinâmica dos sistemas de condicionamento da energia elétrica, tem-se a necessidade do conhecimento da característica dinâmica de saída (V x I) destes sistemas de geração.Portanto, esta proposta de pesquisa tem o objetivo de analisar e implementar um sistema eletrônico de emulação/simulação experimental das características (V x I) de sistemas de geração com células combustível do tipo PEM, com até 2kW de potência nominal de saída, através do emprego de conversores estáticos do domínio da eletrônica de potência, com controle digital programável da saída (característica V x I), através do emprego de dispositivo FPGA (Field Programmable Gate Array) e linguagem de descrição de hardware (VHDL – Hardware Description Language), resultando em estrutura de baixo custo e performance dinâmica adequada para estudos e experimentação dos sistemas de condicionamento de energia, normalmente empregados em sistemas de geração baseados em células combustível.