Modelagem de conversores de potência para implementação em Hardware-in-the-Loop com MCUs de alto desempenho (2021)
- Authors:
- Autor USP: CASTRO, DANIEL SILVA DE - EESC
- Unidade: EESC
- Sigla do Departamento: SEL
- DOI: 10.11606/D.18.2021.tde-01122021-153027
- Subjects: ELETRÔNICA DE POTÊNCIA; CONVERSORES ELÉTRICOS; TEMPO-REAL
- Keywords: Hardware-in-the-Loop
- Agências de fomento:
- Language: Português
- Abstract: Neste trabalho, é abordada a modelagem de conversores de potência para implementação em Hardware-in-the-Loop (HIL) com o uso de unidades microcontroladas (MCUs) de alto desempenho. Duas técnicas de modelagem de circuitos elétricos chaveados são discutidas, as técnicas por discretização de circuito elétrico associado (ADC) e por espaço de estado, nos quais são apresentados os métodos dos subcircuitos e do modelo equivalente de chave. Os cenários de teste incluem o conversor CC-CC boost, e quatro configurações diferentes de conversor CC-CA, as versões monofásicas em ponte completa do VSI, nos modos ilhado e conectado, do ZSI e do Quasi-ZSI. As simulações foram realizadas por meio do software Simulink®, da Mathworks®, em que foram testados todos os modelos dinâmicos dos conversores mencionados. Devido à necessidade de se empregar tempos de amostragem menores que 100 ns para manter alta precisão numérica nos resultados, tanto a técnica ADC quanto o método do modelo equivalente de chave não são adequados para implementações em MCUs de alto desempenho. O método dos subcircuitos, em contrapartida, proporciona resultados com alta precisão numérica a um tempo de amostragem de 1 μs. Com base no método dos subcircuitos, o comportamento dinâmico e o erro relativo de todas as variáveis de estado dos conversores de potência considerados são discutidos. Nesse sentido, os resultados mostram que a implementação de um procedimento de simulação em tempo real apartir de MCUs de alto desempenho é factível para um tempo de amostragem alvo de 1 μs que, inclusive, garante uma precisão numérica satisfatória. A simulação em HIL dos conversores de potência considerados foi desenvolvida com o uso do MCU STM32H723ZGT6U da STMicroelectronics®, que utiliza processador Arm® Cortex®-M7 de 32 bits em 550 MHz.
- Imprenta:
- Publisher place: São Carlos
- Date published: 2021
- Data da defesa: 27.08.2021
- Status:
- Artigo publicado em periódico de acesso aberto (Gold Open Access)
- Versão do Documento:
- Versão publicada (Published version)
- Acessar versão aberta:
-
ABNT
CASTRO, Daniel Silva de. Modelagem de conversores de potência para implementação em Hardware-in-the-Loop com MCUs de alto desempenho. 2021. Dissertação (Mestrado) – Universidade de São Paulo, São Carlos, 2021. Disponível em: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18153/tde-01122021-153027/. Acesso em: 08 abr. 2026. -
APA
Castro, D. S. de. (2021). Modelagem de conversores de potência para implementação em Hardware-in-the-Loop com MCUs de alto desempenho (Dissertação (Mestrado). Universidade de São Paulo, São Carlos. Recuperado de https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18153/tde-01122021-153027/ -
NLM
Castro DS de. Modelagem de conversores de potência para implementação em Hardware-in-the-Loop com MCUs de alto desempenho [Internet]. 2021 ;[citado 2026 abr. 08 ] Available from: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18153/tde-01122021-153027/ -
Vancouver
Castro DS de. Modelagem de conversores de potência para implementação em Hardware-in-the-Loop com MCUs de alto desempenho [Internet]. 2021 ;[citado 2026 abr. 08 ] Available from: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18153/tde-01122021-153027/ - A comprehensive non-ideal steady-state analysis of a threefold operation mode interleaved-based DC–DC converter
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