Laboratório de Redes Elétricas Inteligentes e Veículos Elétricos

Equipamentos

O Laboratório de Redes Elétricas Inteligentes e Veículos Elétricos pode oferecer uma abordagem vertical, onde é possível desempenhar diferentes tarefas, tais como conceber e modelar sistemas de controlo, algoritmos e eletrónicos, prototipagem eletrónica geral e leve na área de energia, e levar a cabo testes de desempenho e funcionamento com equipamento elétrico e testes integrados/de sistema.

Podem beneficiar desta infraestrutura estudantes de doutoramento e de mestrado, investigadores internos e externos, empresas e outras instituições públicas. A equipa experiente, direta ou diretamente envolvida no laboratório, garante não só os recursos de trabalho e técnicos, mas também formação e aconselhamento em todas das fases de investigação e processos de desenvolvimento.

1. Conceção e modelação

A equipa envolvida nesta fase é capaz de conceber e modelar, de forma analítica, diferentes componentes e sistemas complexos na área dos sistemas de energia e eletrónica de potência. No laboratório, os investigadores levam a cabo diferentes experiências, por exemplo, simulações computacionais destes sistemas utilizando diferentes plataformas, tais como PSSE, EUROSTAG ou MATLAB/Simulink. Em alguns casos, estas simulações são diretamente programadas em plataformas de nível inferior, tirando partido do know-how do INESC TEC em computação numérica. Em muitas situações em que os protótipos têm de ter uma aparência de produto final, as peças são desenhadas e montadas utilizando software CAD 3D e estações de trabalho adequadas para levar a cabo renderizações foto-realistas.

2. Protótipos

Uma das grandes mais-valias da infraestrutura laboratorial é a capacidade de desenvolver e testar protótipos elétricos e eletrónicos. Além de contar com recursos humanos experientes, o laboratório tem equipamento apropriado para fabricar, através de diferentes processos, sistemas elétricos, placas de circuito eletrónico, peças de metal simples e componentes plásticas. Para testar as peças ou os sistemas fabricados, existe uma grande variedade de dispositivos de fornecimento e medição, tais como multímetros de elevada precisão, geradores de sinal, fontes de alimentação e osciloscópios com grande largura de banda. No entanto, um protótipo não é apenas feito de hardware. No laboratório existe ainda uma vasta experiência no desenvolvimento de algoritmos.

3. Testes de equipamento

O laboratório está ainda preparado para levar a cabo testes aprofundados com equipamento e sistemas elétricos e eletrónicos. Trata-se de equipamento comercial tipicamente usado para protótipos avançados/complexos com formas de onda não convencionais. Estes testes passam por componentes internas e operações externas, assim como avaliação de desempenho. O equipamento disponível é adequado para testes de qualidade padronizados de acordo com as normas IEC 61000-3-2 e EN 50160, assim como outras medições, tais como eficiência, consumo de energia e modo standby ou em funcionamento, energia, espetro de frequência, oscilação, etc. É ainda possível levar a cabo análises térmicas à temperatura ambiente utilizando imagiologia térmica ou medições isoladas com IR ou modos de condução.

4. Testes integrados

A plataforma que permite testar estes mecanismos é uma rede de baixa tensão (BT) reconfigurável com duas microrredes, cada uma com três nós separados. Estes nós podem ser interligados através de simuladores de cabo BT ou então encurtados. Os barramentos estão acessíveis através de 30 portas, cada uma com equipamento de proteção e medição que pode ser ligado a protótipos, painéis fotovoltaicos inversores de turbinas eólicas, conversores de frequência, máquinas elétricas, unidades de armazenamento, etc.

Recentemente, o laboratório começou a trabalhar com o conceito de power hardware-in-the-loop (PHIL), que permite novas possibilidades em termos de fiabilidade, desempenho e flexibilidade nas experiências. Anteriormente, este tipo de experiência recorria a computadores industriais que simulavam os modelos da rede elétrica em tempo real, assim como um inversor bidirecional trifásico back-to-back (B2B) concebido para funcionar como uma interface entre simulações em tempo real e aparelhos elétricos reais. Esta plataforma é vista como um elemento chave para o futuro do laboratório, estando os recursos agora atualizados com um simulador de alto desempenho em tempo real (OPAL-RT). Num futuro próximo, a potência da interface passará de 15 para 105 kVA, utilizando conversores de 15 e 90 kVA para expandir as capacidades de teste.

5. Testes em ambiente real

Procurando um ambiente realista para desenvolver e testar as tecnologias criadas pelos investigadores, o INESC TEC pretende ir ainda mais longe ao nível de infraestruturas inteligentes, eletrodomésticos inteligentes e automação de edifícios. Uma plataforma intuitiva com as mesmas características de uma casa normal permitirá a validação, de forma sem precedentes, de diferentes protótipos e provas de conceito. Além disso, funcionará como um local de consciencialização e de transmissão de informação para visitantes acerca de diferentes termos como sustentabilidade, energias renováveis, smart living ou eficiência energética.

A plataforma está equipada com isolamento adequado, assim como sistemas fotovoltaicos e de armazenamento concebidos e desenvolvidos pelo INESC TEC, mobiliário normal e eletrodomésticos inteligentes (ou eletrodomésticos convencionais adaptados para o propósito), instalação reconfigurável e instrumentação e mecanismos de controlo adequados de apoio às atividades experimentais.