Em busca de um futuro sustentável através da eletrônica de potência: Conversor bidirecional a rede ativa de indutores chaveados e rede elevadora a capacitores chaveados.

Abstract

Ao longo dos séculos XX e XXI, a eletrificação da sociedade impulsionou avanços tecnológicos sem precedentes nas áreas de automação, telecomunicações e processamento digital, gerando uma forte dependência global de sistemas eletrônicos e computacionais. Conforme dados socioeconômicos, observa-se uma correlação direta entre o consumo de eletricidade e o crescimento do PIB per capita, trazendo à tona debates cruciais sobre sustentabilidade e uso eficiente dos recursos: como continuar crescendo hoje sem comprometer o amanhã? Inserido no eixo temático de Sustentabilidade, saúde e qualidade de vida, este trabalho de Iniciação Científica, realizado no Instituto de Eletrônica de Potência (INEP/UFSC), investiga o papel da eletrônica de potência no processamento eficiente da energia elétrica por meio de conversores estáticos. A pesquisa consistiu no estudo, projeto e validação experimental em bancada do conversor ASL-ASC, topologia baseada em redes ativas de indutores e capacitores chaveados. Conversores clássicos da literatura têm severas limitações para operar com elevado rendimento em condições de ganhos estáticos extremos. O conversor ASL-ASC surge como uma alternativa promissora para essas aplicações, pois viabiliza elevada relação de conversão com razões cíclicas moderadas, minimizando perdas. A metodologia envolveu o modelamento analítico, simulações computacionais, projeto eletrônico assistido por computador e a realização de ensaios experimentais em bancada com cargas resistivas e instrumentação de precisão. Os resultados medidos validaram a operação bidirecional do protótipo até a potência nominal de 300 W. Na configuração abaixadora com entrada em 380 V, o conversor obteve rendimento entre 96,36% e 97,70% em carga máxima, mantendo eficiência superior a 95% ao longo de toda a variação de potência (de 50 W a 300 W) para saídas de 48 V e 98 V. Na configuração elevadora, operou com ganho estático igual a 8 e rendimento de 95,66%, mantendo rendimento acima de 94% em toda a faixa avaliada. Os ensaios comprovaram a capacidade da topologia de processar energia com perdas mínimas, demonstrando a relevância da eletrônica de potência para a eficiência energética e a preservação sustentável. (Trabalho vinculado ao plano de atividades: Conversor bidirecional a rede ativa de indutores chaveados e rede elevadora a capacitores chaveados).