Publicação: Desenvolvimento e análise experimental de um regulador de tensão para o gerador de indução trifásico conectado na forma bifásica
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CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA::SISTEMAS ELETRICOS DE POTENCIA, CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA::ELETRONICA INDUSTRIAL, SISTEMAS E CONTROLES ELETRONICOS
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Resumo
Neste trabalho, apresenta-se o projeto e a implementação de um regulador de tensão digital para
um gerador de indução trifásico que é autoexcitado e conectado de forma bifásica usando a
configuração Fukami. Nessa configuração, a máquina de indução trifásica é excitada por dois
capacitores entre duas fases, gerando um ponto central onde outro capacitor é conectado à fase
restante e à carga, criando uma configuração bifásica. Dessa forma, permite-se que o gerador
de indução seja utilizado de forma isolada e portátil, o que é possível principalmente devido ao
fato de a máquina de indução ser mais robusta e de custo mais acessível se comparada com uma
máquina síncrona, que é utilizada atualmente para essa finalidade.
No entanto, o funcionamento deste tipo de máquina como gerador não é capaz de manter a
tensão terminal estável em uma mudança de carga, pois depende do equilíbrio de potência
reativa do sistema. Para superar esse problema, foi proposto um regulador baseado no
microcontrolador ESP32 contendo um controlador PI (Proporcional-Integral) desenvolvido de
forma digital na linguagem C. A tensão do gerador é monitorada com um sistema de aquisição
de tensão na carga, que fornece ao conversor analógico-digital do ESP32 um nível de tensão
contínuo proporcionalmente próximo ao valor RMS da tensão gerada. Como elemento atuador,
foi utilizada uma configuração com um interruptor bidirecional de potência, controlado por um
sinal PWM gerado pelo circuito de controle da ESP32. Assim, de acordo com a variação de
carga no gerador, o controlador PI ajusta constantemente o ciclo de trabalho para manter a
tensão terminal no valor desejado de 220 V na carga, atuando como um abaixador de tensão.
Abstract
This work presents the design and implementation of a digital voltage regulator for a threephase induction generator that is self-excited and connected in a two-phase arrangement using
the Fukami configuration. In this configuration, the three-phase induction machine is excited
by two capacitors connected between two phases, creating a central point where another
capacitor is connected to the remaining phase and to the load, thus forming a two-phase
configuration. This allows the induction generator to be used in isolated and portable
applications, which is mainly possible due to the fact that the induction machine is more robust
and more affordable than the synchronous machine currently used for this purpose.
However, the operation of this type of machine as a generator is not able to keep the terminal
voltage stable under a load change, since it depends on the reactive power balance of the system.
To overcome this problem, a regulator based on the ESP32 microcontroller was proposed,
containing a PI (Proportional-Integral) controller developed digitally in the C language. The
generator voltage is monitored by a voltage acquisition system at the load, which provides the
ESP32 analog-to-digital converter with a DC voltage level proportionally close to the RMS
value of the generated voltage. As the actuating element, a configuration with a bidirectional
power switch was used, controlled by a PWM signal generated by the ESP32 control circuit.
Thus, according to the load variation in the generator, the PI controller continuously adjusts the
duty cycle in order to keep the terminal voltage at the desired value of 220 V at the load, acting
as a voltage step-down stage.
Palavras-chave
Gerador de indução autoexcitado, Regulador de tensão, Configuração Fukami, Controlador PI, Conexão bifásica, ESP32
Citação
RIBEIRO, Arthur Martins. Desenvolvimento e análise experimental de um regulador de tensão para o gerador de indução trifásico conectado na forma bifásica. 2026. 36 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Elétrica) – Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2026.
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