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Engenharia Elétrica Eletrônica de Potência

Desenvolvimento de Conversores de Energia Tolerantes a Falhas para Aplicações de Missão Crítica

Este projeto se insere em uma linha de pesquisa em andamento no CEFET-MG e na UFMG há mais de 10 anos. O tema, inovador e de interesse mundial, trata da confiabilidade de conversores eletrônicos de média tensão baseados na tecnologia de um importante dispositivo conhecido como IGBT (Insulated-Gate Bipolar Transistor). Esses equipamentos, vitais em inúmeras indústrias, permitem o aumento da eficiência na conversão da energia e a redução de custos. Como qualquer equipamento industrial, os conversores eletrônicos estão sujeitos a falhas internas que os deixam indisponíveis, causando a parada de todo o processo ao qual eles pertencem, com prejuízos extraordinariamente elevados. Os tempos de manutenção são geralmente incompatíveis com as metas de produtividade das empresas, além disso, em muitas aplicações, como sistemas de transporte, as falhas também colocam em risco vidas humanas. Desde 2010 os proponentes desse projeto têm investigado mecanismos de falha em conversores, criando soluções que permitam a recuperação das falhas mais prováveis. Essa linha de pesquisa está em franco desenvolvimento, tendo resultado, até o momento, em uma patente, 6 artigos internacionais em periódicos indexados, dois prêmios internacionais, Prêmio UFMG de Teses e Grande Prêmio UFMG de Teses. De forma inovadora e inédita, variáveis indicadoras de falhas nos IGBTs (principais componentes do conversor) são medidas por sensores inteligentes e armazenadas em servidores remotos. Algoritmos baseados em inteligência de máquina e física da falha, são utilizados para detectar e antecipar as falhas mais prováveis. Medidas são tomadas remotamente para que os componentes degradados sejam isolados, reconfigurando automaticamente o conversor antes que uma falha catastrófica comprometa a continuidade de serviço.

30/03/2021 até 30/07/2027 FAPEMIG
Objetivo:
Utiizar métodos de projeto voltado para a confiabilidade e tolerância contra falhas para permitir que equipamentos associados a missões críticas em diversas indústrias possam se recuperar de falhas internas e se manterem em operação até que o reparo possa ser programado, reduzindo tempos de inatividade e comprometimento das metas de rentabilidade das orgaizações.

Resumo:

Este projeto se insere em uma linha de pesquisa em andamento no CEFET-MG e na UFMG há mais de 10 anos. O tema, inovador e de interesse mundial, trata da confiabilidade de conversores eletrônicos de média tensão baseados na tecnologia de um importante dispositivo conhecido como IGBT (Insulated-Gate Bipolar Transistor). Esses equipamentos, vitais em inúmeras indústrias, permitem o aumento da eficiência na conversão da energia e a redução de custos. Como qualquer equipamento industrial, os conversores eletrônicos estão sujeitos a falhas internas que os deixam indisponíveis, causando a parada de todo o processo ao qual eles pertencem, com prejuízos extraordinariamente elevados. Os tempos de manutenção são geralmente incompatíveis com as metas de produtividade das empresas, além disso, em muitas aplicações, como sistemas de transporte, as falhas também colocam em risco vidas humanas. Desde 2010 os proponentes desse projeto têm investigado mecanismos de falha em conversores, criando soluções que permitam a recuperação das falhas mais prováveis. Essa linha de pesquisa está em franco desenvolvimento, tendo resultado, até o momento, em uma patente, 6 artigos internacionais em periódicos indexados, dois prêmios internacionais, Prêmio UFMG de Teses e Grande Prêmio UFMG de Teses. De forma inovadora e inédita, variáveis indicadoras de falhas nos IGBTs (principais componentes do conversor) são medidas por sensores inteligentes e armazenadas em servidores remotos. Algoritmos baseados em inteligência de máquina e física da falha, são utilizados para detectar e antecipar as falhas mais prováveis. Medidas são tomadas remotamente para que os componentes degradados sejam isolados, reconfigurando automaticamente o conversor antes que uma falha catastrófica comprometa a continuidade de serviço.

Resultados:

São resultados do projeto um protótipo de conversor em escala, funcional e com capacidade de tolerância a múltiplas e sucessivas falhas, registro de patente do equipamento, artigos científicos publicados em congressos e revistas nacionais e internacionais.