Estudo de retificadores criogênicos de 1 MW e apoio didático em inversores off-grid

Abstract

A eletrônica de potência operando em ambientes criogênicos representa uma fronteira tecnológica promissora, especialmente para conversores de alta potência, como as futuras estações de carregamento ultrarrápido de veículos elétricos na escala de 1 MW. Este trabalho de Iniciação Científica, inserido em uma colaboração internacional franco-brasileira, teve como objetivo o estudo e dimensionamento de um retificador AC-DC operando a 77 K, além do desenvolvimento de material de apoio à docência para o nível de pós-graduação. A metodologia englobou a pesquisa teórica de topologias, a seleção rigorosa de componentes por meio de datasheets e planilhas de dimensionamento, e a elaboração de algoritmos analíticos no MATLAB. Estes algoritmos foram responsáveis por realizar a análise térmica dos diodos em regime estacionário e transiente, utilizando o modelo da Rede de Foster, cujos resultados foram validados computacionalmente via Simulink. Paralelamente, rotinas de compensação vetorial processaram dados extraídos de bancada (plataforma CryPot) para caracterizar componentes passivos no frio extremo. Os resultados comprovaram a viabilidade estrutural de um retificador de 6 pulsos com filtro LC DC, atestaram uma mitigação superior a 50% na Resistência Equivalente em Série (ESR) dos capacitores de filme em nitrogênio líquido e garantiram um dimensionamento térmico seguro para os semicondutores. Adicionalmente, concluiu-se a elaboração de um robusto acervo didático sobre inversores off-grid e modulação PWM, garantindo a transferência contínua de conhecimento técnico.