Conversão de Energia

Código:

L.EEC029

Sigla:

CE

Áreas Científicas
Classificação	Área Científica
OFICIAL	Automação e Controlo

Ocorrência: 2023/2024 - 2S

Ativa?	Sim
Unidade Responsável:	Departamento de Engenharia Eletrotécnica e de Computadores
Curso/CE Responsável:	Licenciatura em Engenharia Eletrotécnica e de Computadores

Ciclos de Estudo/Cursos

Sigla	Nº de Estudantes	Plano de Estudos	Anos Curriculares	Créditos UCN	Créditos ECTS	Horas de Contacto	Horas Totais
L.EEC	136	Plano Oficial	3	-	6	52

Língua de trabalho

Português - Suitable for English-speaking students

Objetivos

Esta unidade curricular pretende dotar os estudantes com os conhecimentos necessários para o domínio da cadeia de conversão de energia desde a sua fonte primária até ao consumo em forma de energia elétrica. Os estudantes deverão adquirir conhecimentos sobre: fontes de energia elétrica; conversão da energia primária em energia elétrica; conversão entre diversas formas de energia elétrica (nível de tensão e frequência) baseada em conversores eletrónicos de potência.

Resultados de aprendizagem e competências

No final da UC de Conversão de Energia, os estudantes devem ser capazes de identificar e caracterizar as principais fontes de energia elétrica, de baixa e média potência, comuns no domínio da EEC.
Deverão, também, estar aptos a definir e parametrizar o modelo elétrico destas fontes de energia, e a analisar a sua operação em função de parâmetros fundamentais de funcionamento: variações na entrada e na saída. Deverão ser capazes de identificar, comparar e selecionar uma cadeia de condicionamento, baseada em conversores eletrónicos de potência, para cada fonte de energia.
Deverão ter adquirido competências que lhes permitam elaborar um modelo completo, de média complexidade, de um sistema que condicione estas fontes de energia, que opere em malha fechada cumprindo requisitos simples e que possa ser usado numa ferramenta de simulação.
Os estudantes deverão ter adquirido experiência laboratorial no domínio da UC e de análise crítica de resultados de simulação e de operação em ambiente real.

Modo de trabalho

Presencial

Programa

1. Introdução às fontes de energia convencionais e renováveis relevantes em EEC.
Rede elétrica. Baterias. Células de combustível. Energia solar fotovoltaica. Energia eólica.
Modelos elétricos das fontes energéticas. Identificação e análise qualitativa da interface eletrónica apropriada a cada fonte/modelo.
2. Os conversores eletrónicos de potência associados à conversão de energia.
Semicondutores de potência e circuitos de comando. Díodos, transístores MOSFET e IGBT, tirístores. Novas tecnologias de semicondutores de potência.
Conceitos base e princípio de funcionamento dos conversores eletrónicos de potência. Métodos de análise de circuitos comutados.
Análise do funcionamento da conversão CC/CC e CC/CA em malha aberta. Introdução à conversão CA/CC.
3. Fundamentos do projeto de sistemas de controlo de conversores.
Modelação matemática de conversores eletrónicos.
Revisão das características e do projeto de controladores simples.
Controlo em malha fechada de conversores eletrónicos de potência.

Bibliografia Obrigatória

Ewald F. Fuchs; Power conversion of renewable energy systems. ISBN: 978-1-4419-7979-7

Bibliografia Complementar

Ned Mohan; First course on power electronics. ISBN: 0-9715292-4-8
Simões, M.; Farret, F.; Modeling Power Electronics and Interfacing Energy Conversion Systems, John Wiley & Sons, 2017. ISBN: 9781119058472

Métodos de ensino e atividades de aprendizagem

A metodologia de ensino inclui aulas teóricas e aulas práticas/laboratoriais (PL). As aulas teóricas focam as matérias a tratar, utilizando aprendizagem ativa, com exemplos de aplicação e projeto de casos de estudo típicos. Procura-se, em algumas aulas, deixar aos Estudantes trabalhos de casa que visam o incentivo ao autoestudo, o estímulo à aprendizagem e a autoavaliação.
Nas aulas PL é efetuado o projeto e a simulação de sistemas analisados nas aulas teóricas, bem como a realização de trabalhos experimentais. Algumas aulas incluirão avaliação de parte das competências a adquirir na Unidade Curricular.
A nota final da UC é feita pela média pesada associada a:
1. Componente prática, associada à participação e desempenho nas aulas PL.
2. Exame final
A frequência das aulas práticas é obrigatória e sujeita ao regulamento aplicável.
O acesso ao exame final exige uma classificação mínima na componente prática.

Software

PSIM

Tipo de avaliação

Avaliação distribuída com exame final

Componentes de Avaliação

Designação	Peso (%)
Trabalho laboratorial	50,00
Exame	50,00
Total:	100,00

Componentes de Ocupação

Designação	Tempo (Horas)
Estudo autónomo	64,00
Frequência das aulas	52,00
Trabalho laboratorial	46,00
Total:	162,00

Obtenção de frequência

Só serão admitidos a exame final (Prova Escrita) os estudantes que frequentarem as aulas práticas/laboratoriais e atingirem pelo menos a classificação de 7 em 20 valores na avaliação prática/laboratorial (PL).

Fórmula de cálculo da classificação final

1. Componentes de avaliação:
- Trabalho prático-laboratorial (PL)
- Prova Escrita (PE)

2. Cálculo da classificação final (CF)
As classificações prático-laboratorial (PL) e Prova Escrita (PE) estão limitadas a uma diferença máxima entre si de 5 valores (em 20) condicionado o valor máximo de PL e PE:
Classificação Prático-Laboratorial Efetiva (PLE): PLE = minimo(PL, PE+5)
Classificação Prova Escrita Efetiva (PEE): PEE = minimo(PE, PL+5)

Classificação Final (CF): CF = 0.5 * PLE + 0.5 * PEE

As avaliações PL, PLE, PE e PEE, são efetuadas numa escala de zero a vinte valores arredondadas à decima de unidade.

A aprovação está condicionada a um mínimo de 35% nas componentes PL e PE.

A obtenção de classificação final superior a 18 valores (19 ou 20) exige a prestação de uma prova oral, a realizar após o exame.

Avaliação especial (TE, DA, ...)

Os estudantes que estejam legalmente dispensados das aulas práticas/laboratoriais têm de efectuar um exame prático.

Melhoria de classificação

Apenas a componente Prova Escrita (PE) é suscetível de melhoria, nas épocas a isso destinadas.