Sistema de gerenciamento de energia fotovoltaica aplicado a um veículo aéreo não-tripulado

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Silva, Gabriel Manoel da
Data de Publicação: 2017
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFSC
Texto Completo: https://repositorio.ufsc.br/handle/123456789/194220
Resumo: Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Automação e Sistemas, Florianópolis, 2017
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spelling Sistema de gerenciamento de energia fotovoltaica aplicado a um veículo aéreo não-tripuladoEngenharia de sistemasAutomaçãoSistemas de energia fotovoltaicaFonte renovável de energiaAeronave não tripuladaConversores de corrente elétricaDissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Automação e Sistemas, Florianópolis, 2017A obtenção de energia elétrica de fontes renováveis vem substituindo o uso de combustíveis fósseis, que são finitos e poluem. O avanço em tecnologias de semicondutores nos últimos 60 anos favorece a obtenção de energias renováveis alternativas, tais como fotovoltaica e eólica. Essas tecnologias já representam uma parcela de 6,6 \% da produção na matriz energética brasileira. O uso de energia renovável, porém, não se limita apenas a rede elétrica convencional; é possível utilizar tal fonte de energia para alimentar motores que impulsionam veículos. Neste trabalho a energia fotovoltaica é aplicada em veículos aéreos não tripulados (VANTs). Em alguns casos, a energia solar capturada pode prover 100\% da energia necessária para um VANT realizar uma missão, porém, em outros casos a mesma é usada para aumentar seu tempo de voo. Buscando uma alternativa para aumentar a autonomia de um VANT do tipo VTOL-CP (do inglês, Vertical Take-Off and Landing Convertible Plane), em desenvolvimento no projeto ProVANT, este trabalho propõe a utilização de células fotovoltaicas nas asas e fuselagem da aeronave para obtenção de energia elétrica. Com essa finalidade, é desenvolvido um sistema de gerenciamento de energia fotovoltaica, que tem por objetivo captar a energia solar durante o voo utilizando células fotovoltaicas, processá-la com um conversor de corrente contínua do tipo boost de três níveis e um algoritmo rastreador do ponto de máxima potência, fornecer essa energia ao barramento de alimentação da aeronave e estimar o estado de carga do banco de baterias. Para tal, é analisado, projetado e experimentado cada componente do sistema. Com os resultados experimentais deste trabalho e de dados de consumo, obtidos por simulação do VTOL-CP, é estimado o aumento de autonomia de modo a validar a proposta apresentada.Abstract: Renewable energy sources have been replacing fossil fuels for electricity generation over the last years. Over the past 60 years, the technological advances in the semiconductors industry have contributed to increase researches on this field. Regarding the photovoltaic and wind energy sources, nowadays these power sources represent 6,6\% of produced energy in Brazil. However, these power sources solutions are not limited to the electric grid usage. The renewable energy sources can be applied for example, to provide energy for vehicles motors, or on the aircraft projects. Regarding the aircraft projects, more specifically the Unmanned Aerial Vehicles (UAV), the renewable energy can be applied on these projects as the main energy source in order to fulfill the missions. However, in others cases, this power source can applied to increase the flight endurance. In this context, in this work the solar energy is applied to a UAV project. In this way, its evaluated how to increase the flight endurance of a vertical take-off and landing convertible-plane. This work presents a hypothesis of electricity obtainment by the use of photovoltaic cells in the aircraft structure. The project was conducted in the context of ProVant project that aims to design autonomous aircrafts. A management system it was proposed to handle the photovoltaic energy, aiming to capture the solar energy using these cells, process it in a three-level DC-DC boost converter with a maximum power point tracking algorithm. The generated energy is conducted to a battery pack, and its state of charge is estimated. In order to provide a complete solution, this subsystem it was analyzed, designed and submitted to a set of validation tests. The experimental results coupled with UAV energy consumption information were used to estimate the flight time increase, as well as validating the initial hypothesis.Becker, Leandro BussBarbi, IvoUniversidade Federal de Santa CatarinaSilva, Gabriel Manoel da2019-03-28T15:15:41Z2019-03-28T15:15:41Z2017info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesis143 p.| il., gráfs., tabs.application/pdf352988https://repositorio.ufsc.br/handle/123456789/194220porreponame:Repositório Institucional da UFSCinstname:Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)instacron:UFSCinfo:eu-repo/semantics/openAccess2019-03-28T15:15:43Zoai:repositorio.ufsc.br:123456789/194220Repositório InstitucionalPUBhttp://150.162.242.35/oai/requestopendoar:23732019-03-28T15:15:43Repositório Institucional da UFSC - Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)false
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