Gêmeos digitais no contexto de sistemas de eletrônica de potência: uma revisão de literatura

Abstract

Este trabalho apresenta uma revisão bibliográfica sobre a aplicação de Gêmeos Digitais (Digital Twins – DTs) em sistemas de eletrônica de potência, com foco em publicações recentes (2024–2025) indexadas na base IEEE Xplore. O estudo aborda os conceitos fundamentais dos DTs, suas estruturas, tecnologias habilitadoras e métodos de modelagem (física, baseada em dados e híbrida). Além disso, são analisadas categorias de identificação de parâmetros, incluindo métodos metaheurísticos, baseados em filtros, aprendizado de máquina e probabilísticos. A revisão inclui a análise comparativa de artigos selecionados, destacando aplicações em conversores Buck, inversores 3L-ANPC, sistemas fotovoltaicos conectados à rede e monitoramento térmico. Os resultados evidenciam o potencial dos DTs para monitoramento em tempo real, diagnóstico de falhas, manutenção preditiva e otimização de sistemas críticos, apontando também lacunas como sensibilidade a parâmetros não modelados, alto custo computacional e necessidade de padronização. Conclui-se que os DTs representam uma tecnologia em ascensão, capaz de aumentar a confiabilidade, eficiência e autonomia dos sistemas de eletrônica de potência.

This work presents a literature review on the application of Digital Twins (DTs) in power electronics systems, focusing on recent publications (2024–2025) indexed in the IEEE Xplore database. The study covers the fundamental concepts of DTs, their structures, enabling Technologies, and modeling approaches (physical, data-driven, and hybrid). Additionally, parameter identification methods are analyzed, including metaheuristic, filter-based, machine learning, and probabilistic techniques. The review includes a comparative analysis of selected articles, highlighting applications in Buck converters, 3L-ANPC inverters, grid-connected photovoltaic systems, and thermal monitoring. The results demonstrate the potential of DTs for real-time monitoring, fault diagnosis, predictive maintenance, and optimization of critical systems, while also pointing out gaps such as sensitivity to unmodeled parameters, high computational cost, and lack of standardization. It is concluded that DTs represent an emerging technology capable of enhancing the reliability, efficiency, and autonomy of power electronics systems.