Modelagem de Capacitores Eletrolíticos Baseado em Elementos de Ordem Fracionária
Cálculo de Ordem Fracionária, Elemento de Fase Constante (CPE),
Capacitor de Ordem Fracionária (FOC), Resistência Série Equivalente (ESR).
Os conversores de potência são essenciais para o funcionamento dos sistemas eletrônicos
modernos, destacando-se a relevância do barramento de tensão contínua (DC-Link)
na filtragem e estabilização de sinais. Contudo, os capacitores eletrolíticos utilizados nesses
barramentos representam um dos pontos mais vulneráveis, respondendo por até 30%
das falhas em conversores. O monitoramento de condição (CM) focado na resistência
série equivalente (ESR) e na capacitância é vital para a manutenção preditiva, mas os modelos
tradicionais de ordem inteira falham em capturar os efeitos de memória, dissipação
e dispersão de frequência intrínsecos aos componentes reais. Para superar tais limitações,
esta dissertação propõe o desenvolvimento e a validação de um método robusto de
identificação quase online dos parâmetros de capacitores eletrolíticos utilizando o Cálculo
de Ordem Fracionária (COF), representando o componente como um Elemento de
Fase Constante (CPE) ou Capacitor de Ordem Fracionária (FOC). A metodologia adota
o dimensionamento de uma rede RC paralela recursiva com elementos de compensação
para aproximar o comportamento fracionário. Para validar o modelo que está sendo proposto,
foram realizadas simulações computacionais e testes experimentais de bancada em
um sistema fotovoltaico (PV) trifásico de dois estágios (Boost e VSI). Através da injeção
de sinais harmônicos na faixa de 2,5 kHz a 5,0 kHz e do uso da Transformada Rápida
de Fourier (FFT), os parâmetros do capacitor foram estimados. Os resultados obtidos
experimentalmente mostraram que o erro médio da ESR estimada em relação ao modelo
FOC foi menor que 5%, validando a precisão, robustez e aplicabilidade da metodologia
proposta para a melhoria de sistemas de diagnóstico de falhas em eletrônica de potência.