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Tipo: Dissertação
Título: Rastreador do ponto de máxima potência para um veículo aéreo não tripulado (VANT) do tipo quadrimotor alimentado somente por energia fotovoltaica
Título em inglês: Maximum power point tracker for a four-engine unmanned aerial vehicle (UAV) powered only by photovoltaic energy
Autor(es): Dias, Anderson dos Santos
Orientador: Almeida, Ana Fabíola Leite
Palavras-chave: Energia solar;Veículo aéreo não tripulado;Rastreamento de ponto de máxima potência
Data do documento: 2021
Citação: DIAS, Anderson dos Santos. Rastreador do ponto de máxima potência para um veículo aéreo não tripulado (vant) do tipo quadrimotor alimentado somente por energia fotovoltaica. 2021. 70 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica) – Universidade Federal do Ceará, Centro de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Fortaleza, 2021.
Resumo: Atualmente, o mundo tem enfrentado diversos desafios difíceis, destacando-se a poluição ambiental e a crise energética no topo dessa lista. Mediante a esse cenário, muitos esforços foram e continuam sendo tomados, por diversos países no intuito de empregar energia proveniente de fontes sustentáveis, sendo a energia solar uma das mais vantajosas entre elas. A energia solar é considerada a fonte mais confiável para o futuro, e a sua aplicação para voo é uma das utilizações mais promissoras de energias renováveis, que tem atraído inúmeros pesquisadores nos últimos anos. Por se tratar de uma fonte inesgotável, ela tem a capacidade de prolongar a autonomia das aeronaves. Outro fator que contribui é maximizar a utilização da energia solar nos momentos em que a mesma se encontra disponível. Para garantir que a potência máxima seja absorvida pelas células, um algoritmo de rastreamento do ponto de máxima potência (MPPT) é geralmente incorporado ao sistema fotovoltaico. Com base nisso, o objetivo desse estudo é desenvolver um circuito MPPT que permita utilizar a energia solar fotovoltaica como fonte de energia limpa para abastecer um Veículo Aéreo não Tripulado (VANT) do tipo quadrimotor, sem o uso de outras fontes de energia (baterias ou combustíveis). A partir dessa pesquisa também foi realizada a seleção do algoritmo MPPT que melhor se adequasse ao protótipo de VANT, possibilitando uma elevada eficiência e um baixo tempo de resposta. A realização dos testes demonstra que é possível alimentar um veículo aéreo não tripulado do tipo quadrimotor, por meio da energia solar. O estudo também mostrou que para que o protótipo decole do solo, a relação de empuxo dos motores e peso precisa ser maior que 1. Os dados simulados utilizando o software Proteus, permitiu a verificação dos algoritmos MPPT e seu ganho de potência.
Abstract: Today, the world has faced several difficult challenges, with environmental pollution and the energy crisis topping that list. Against this backdrop, many efforts have been and continue to be made by several countries in order to use energy from sustainable sources, with solar energy being one of the most advantageous of them. Solar energy is considered the most reliable source for the future, and its application for flight is one of the most promising uses of renewable energy, which has attracted countless researchers in recent years. Because it is an inexhaustible source, it has the ability to extend the autonomy of the aircraft. Another contributing factor is to maximize the use of solar energy when it is available. To ensure that the maximum power is absorbed by the cells, a type of maximum power point tracking algorithm (MPPT) is generally incorporated into the photovoltaic system. Based on this, the objective of this study is to develop an MPPT circuit that allows the use of photovoltaic solar energy as a clean energy source to supply a four-engine unmanned aerial vehicle (UAV), without the use of other energy sources (batteries or fuels). From this research, the selection of the MPPT algorithm that best suited the UAV prototype was also carried out, enabling high efficiency and a low response time. The performance of the tests demonstrates that it is possible to power an unmanned aerial vehicle of the four-engine type, by means of solar energy. The study also showed that for the prototype to take off from the ground, the thrust ratio of the engines and weight must be greater than 1. The data simulated using the Proteus software, allowed the verification of the MPPT algorithms and their power gain.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/60462
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