Gerador de sinais com controle de frequência para excitação de módulo termoelétrico

Orientador: Prof. Dr. Luiz Alberto Luz de Almeida Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Santo André, 2022. A proposta do trabalho é a construção de um gerador de sinais para excitar uma planta termoelétrica e controlar a temperatura do sistema em malha fechada. Isso leva a realizar todo o processo da construção de um sinal de modulação por largura de pulso pelo método SPWM (Modulação por Largura de Pulso Senoidal), com aplicação na engenharia de desenvolvimento de sinais. Assim, podendo caracterizar o sistema com o detalhamento de parâmetros oriundos da captação de sensores de tensão, corrente e temperatura colocados nos módulos termoelétricos. Para a implementação foi montada uma estrutura capaz de realizar uma comunicação bidirecional, entre o sistema de Interface Homem Máquina (IHM) e o controlador ESP-32 que gera sinais de modulação de largura de pulso (PWM) a baixas potências. A construção da estrutura para a obtenção dos resultados, necessitou também de um amplificador do tipo ponte H e um filtro LCL passa-baixa. Isto para que a potência produzida fosse transmitida do gerador para o módulo Termoelétrico, de forma que a mesma fosse excitada a níveis de corrente ideais e colhendo assim o comportamento dos parâmetros do sistema em estudo. Com todo sistema pronto, o caminho da pesquisa foi excitar o módulo termoelétrico em malha aberta, com frequências altas em torno de 206 Hz, com frequências baixas de 11,741Hz e assim coletar os parâmetros. Foram realizados experimentos em malha fechada com controle de frequência, com o propósito de controlar a temperatura, onde os resultados foram um sobressinal de 0,16% a mais do SetPoint e 0,25% de erro no regime permanente. Para finalizar, o experimento foi realizado um sistema Liga/Desliga, na qual a resposta foi um sobressinal de 5,8% a mais do ponto ideal. The proposal of this work is to construct a signal generator to excite a thermoelectric plant and to control the temperature in a closed loop system. This leads to construct a process of a Sinusoidal Pulse Width Modulation (SPWM), with applications in signal development engineering. Thus, it can characterize the system with detailed parameters captured by voltage, current and temperature sensors placed inside the thermoelectric modules. For the implementation it was assembled a structure capable of making a bidirectional communication between the Human Machine Interface (HMI) system and the ESP-32 controller that generates low power Pulse Width Modulation (PWM) signals. The construction of the structure to obtain the results also required an amplifier of the H-Bridge type and a low-pass LCL filter. All of this so that the power produced could be transmitted from the generator to a thermoelectric module, which it could be excited at ideal current levels and, thus, gather the behavior of the parameters of the system under study. With the whole system ready the research path was to excite the thermoelectric module in open loop, in one moment, with high frequencies around 206 Hz and, in another moment, in low frequencies of 11,741 Hz and, hence, collect the parameters. Also, it was performed experiments in closed loop with frequency control and thus controlling the temperature which the results were an overshoot of 0.16% over the setpoint and a steady state error of 0.25%. Finally, the experiment used an ON/OFF System, which the output was an overshoot of 5.8% over the ideal point.