Desenvolvimento de um analisador de potência e qualidade de energia monofásico de baixo custo

Abstract

Este trabalho descreve o projeto de um analisador potência e qualidade de energia monofásico, compreendendo uma breve fundamentação teórica, seguida da descrição das etapas de desenvolvimento de hardware e de software embarcado. Primeiramente, analisou-se que soluções comerciais de analisadores de energia podem não ser com- patíveis com a realidade orçamentária de instituições de ensino e pequenas empresas, inviabilizando seu uso em ambientes acadêmicos ou em provas de conceito. Em se- guida, o trabalho traz uma breve revisão bibliográfica sobre métricas para análise da qualidade de energia e sobre instrumentação eletrônica para grandezas elétricas, acompanhada da descrição do projeto de hardware e software embarcado do protótipo realizado. Por fim, uma metodologia de testes validou os requisitos funcionais propostos e constatou compatibilidade das medições em relação à solução comercial Tektronix PA1000, comprovando que o circuito de medição de tensão e corrente projetado é capaz de obter métricas para análise de potência e qualidade de energia. O protótipo realiza medições de até 840 W de potência ativa, análise harmônica até o harmônico de 15ª ordem e permite visualização dos sinais e métricas em display gráfico.

This work describes the design of a single-phase power quality analyzer, comprising a brief theoretical foundation, followed by the description of the hardware and embedded software development stages. First, it was analyzed that commercial solutions for energy analyzers may not be compatible with the budget of educational institutions and small companies, making their use unfeasible in academic environments or proofs of concept. Then, the work presents a brief bibliographic review on metrics for power quality analysis and on electronic instrumentation for electrical quantities, accompanied by a description of the hardware project and embedded software of the prototype. Ultimately, a test methodology validated the proposed functional requirements and verified the compatibility of the measurements in relation to the commercial solution Tektronix PA1000, proving that the voltage and current measurement circuit designed is capable of obtaining metrics for power analysis and energy quality. The prototype performs measurements up to 840 W of active power, harmonic analysis up to the 15th harmonic order and allows visualization of signals and metrics on a graphic display.