Tutorial PSIM

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Tutorial PSIM Software
Method · October 2016
DOI: 10.13140/RG.2.1.3652.8247
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Davi Rabelo Joca
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 UNIVERSIDADE FEDERAL DO CEARÁ 
CENTRO DE TECNOLOGIA 
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELÉTRICA 
 
 
 
 
TUTORIAL - PSIM SOFTWARE 
 
 
Autores: Daniel da Silva Gomes 
Davi Rabelo Joca, M.Sc. 
 
 
Versão 1.0 
Outubro de 2015 
2 
 
SUMÁRIO 
 
1. INTRODUÇÃO .............................................................................................................. 3 
1.1. Objetivos .................................................................................................................... 3 
1.2. Ambiente de Trabalho e Barra de Menu ............................................................... 3 
1.3. Barra de Ferramentas ................................................................................................ 4 
1.4. Barra de Elementos ................................................................................................... 5 
1.5. Atalhos e Customizações ......................................................................................... 6 
1.6. Salvar Imagens ........................................................................................................... 7 
1.7. Transformadores ....................................................................................................... 8 
2. SIMULAÇÃO ................................................................................................................ 12 
2.1. Esquemático e Montagem do circuito ................................................................. 12 
2.2. Alterações de parâmetros dos componentes ...................................................... 14 
2.3. Simview ....................................................................................................................... 17 
2.4. Parâmetros dos transformadores .......................................................................... 22 
2.5. Utilização do Parameter Sweep ................................................................................. 23 
3. ADIÇÃO DE COMPONENTES AO DATABASE E CÁLCULO DE 
PERDAS ............................................................................................................................. 27 
3.1. Adicionar um IGBT específico ao database e calcular suas perdas .................. 27 
3.2. Adicionar um MOSFET específico ao database e calcular suas perdas ........... 40 
4. CONSIDERAÇÕES FINAIS ..................................................................................... 49 
5. REFERÊNCIAS ............................................................................................................ 49 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
3 
 
1. INTRODUÇÃO 
1.1. Objetivos 
Esse tutorial tem como finalidade mostrar as principais funções do software PSIM (para 
versões 9 ou superiores), com enfoque nas barras de ferramentas, menu, elementos e medições, 
procedimento para modificar os parâmetros dos componentes, executar simulações e como 
alterar os gráficos das formas de onda. 
Traz ainda uma seção destinada à adição de componentes eletrônicos específicos (IGBTs 
e MOSFETs) ao database do programa, para serem utilizados nas simulações, além dos cálculos de 
perdas desses componentes através do recurso Thermal Module do programa. 
 
1.2. Ambiente de Trabalho e Barra de Menu 
A figura 1.1 mostra o ambiente de trabalho do software PSIM, com seu menu (figura 1.2), 
sua série de barras necessárias na execução das simulações, cujas funções serão apresentadas no 
decorrer do material e a área de trabalho, espaço em branco central destinado à montagem dos 
circuitos. 
Figura 1.1 – Ambiente de trabalho do software PSIM. 
 
Fonte: Próprio autor. 
 
Figura 1.2 – Barra de Menu do PSIM. 
 
Fonte: Próprio autor. 
4 
 
1.3. Barra de Ferramentas 
A figura 1.3 mostra parte da chamada barra de ferramentas ou Toolbar, que traz funções 
para a construção e simulação dos circuitos, explicadas logo a seguir: 
Figura 1.3 – Toolbar do software PSIM. 
 
Fonte: Próprio autor. 
• Item A: Utilizado para desenhar as trilhas dos circuitos. Por padrão, as cores das trilhas 
são vermelhas para circuitos de potência, verdes para circuitos de controle e marrons 
para circuitos mecânicos. Clicando em Options >> Settings >> aba Colors, é possível 
modificar as cores das trilhas em Color wires by circuit type. 
 
• Item B: Trata-se da Label, função para realizar conexões entre diversos pontos dos 
circuitos (geralmente distantes entre si) sem utilização de trilhas, o que possibilita uma 
maior facilidade na verificação das conexões, além de organização. Para garantir as 
conexões, as labels devem estar igualmente nomeadas. No simples exemplo mostrado na 
figura 1.4, a fonte V1 está conectada ao resistor R1 através da label VA, assim como V2 a 
R2 através de VB. 
 
Figura 1.4 – Exemplo simples de utilização de labels. 
 
Fonte: Próprio autor. 
 
5 
 
• Item C: São as ferramentas de zoom com fator fixo, valor que pode ser alterado em 
Options >> Settings >> Zoom factor na aba General. São utilizados para aproximar ou recuar 
o circuito como um todo ou apenas parte dele. 
 
• Item D: Também são ferramentas de zoom, mas com regulação do nível de zoom através 
da movimentaçãodo mouse. 
 
• Item E: Utilizado para efetivamente simular o circuito presente na área de trabalho. 
 
1.4. Barra de Elementos 
1.4.1. Local ização da Barra e Pesquisa por Componentes 
Na parte inferior do ambiente de trabalho, encontra-se a chamada barra de elementos, na 
qual estão os componentes e ferramentas mais utilizados nas simulações e é mostrada em 
destaque na figura 1.5. 
Caso seja necessário utilizar algum item que não se encontre na barra de elementos, uma 
opção é procurá-lo na seção Elements (mostrada após iniciar um novo projeto, clicando em File na 
barra de menu e então em New ou então no ícone ( ) na barra de ferramentas localizada abaixo 
do menu), ou então na biblioteca de elementos, clicando em View na barra de menu e 
selecionando Library Browser caso ela não esteja aparente no ambiente de trabalho, e assim os 
elementos podem ser encontrados atráves da barra de busca da biblioteca. A biblioteca de 
elementos é mostrada na figura 1.6. 
Figura 1.5 – Barra de Elementos do PSIM. 
 
Fonte: Próprio autor. 
Figura 1.6 – Biblioteca de elementos do PSIM. 
6 
 
 
Fonte: Próprio autor. 
Para reutilizar algum componente de forma rápida sem necessidade de uma nova busca, 
deve-se procurá-lo na barra de itens recentes mostrada em destaque na figura 1.7. Em algumas 
versões do software, essa barra está localizada abaixo da barra de ferramentas. 
Figura 1.7 – Barra de itens recentes. 
 
Fonte: Próprio autor. 
 
1.4.2. Componentes da Barra de Elementos 
Conforme supracitado, na barra de elementos estão localizados os componentes que são 
geralmente mais utilizados em simulações de circuitos: 
Tabela 1 – Componentes da Barra de Elementos. 
Símbolo Função Símbolo Função 
 Terra (Referência) Fonte de tensão CC 
 Resistor Fonte de tensão senoidal 
 Indutor Fonte de tensão triangular 
 Capacitor Fonte de tensão quadrada 
 Diodo Fonte de Degrau de tensão 
 Tiristor Sensor de tensão 
 Interruptor MOSFET Sensor de corrente 
 Interruptor IGBT Bloco de ganho proporcional 
 Ponte monofásica de diodos Controlador proporcional-
integrador 
 Ponte trifásica de diodos Subtrator 
 Gerador de clock para Somador 
7 
 
interruptores 
 Controle liga/desliga para 
interruptores 
 Comparador 
 Voltímetro (em relação ao terra) Limitador 
 Voltímetro diferencial Porta inversora (NOT) 
 Amperímetro Multiplicador 
 Osciloscópio de 2 canais Divisor 
 Osciloscópio de 1 canal 
Fonte: Próprio autor. 
 
1.5. Atalhos e Customizações 
Os atalhos presentes no software são de grande valia nas simulações por agilizarem a 
execução de certas funções e também na seleção de componentes. Para acessar a seção de 
atalhos, deve-se clicar em Options no menu e então em Customize Keyboard/Toolbar ou Customize 
Keyboard dependendo da versão do software, aparecendo assim a janela mostrada na figura 1.8. 
Figura 1.8 – Seção de Atalhos do PSIM. 
 
Fonte: Próprio autor. 
 
Os atalhos são mostrados em Current shortcut keys, e para criar novos atalhos, deve-se 
selecionar o componente na seção Elements em Add Shortcut key ou a função na seção Commands, e 
então digitar qual tecla ou combinação de teclas que será seu atalho na barra Press new shortcut key e 
clicar em Assign para adicionar à lista de atalhos. 
Caso seja necessário salvar as customizações para serem usadas em outro computador, 
deve-se utilizar as funções Save Custom Settings e Load Custom Settings em Options da barra de Menu. 
8 
 
1.6. Salvar Imagens 
Para copiar o esquemático do circuito, deve-se clicar em Edit na barra de menu e então 
selecionar Copy to Clipboard , na qual tem três opções : 
• Metafile format: Formato de imagem com a melhor qualidade e que pode ser utilizado em 
outros softwares específicos. 
 
• Color Bitmap: Formato comum de imagem com qualidade um pouco inferior ao Metafile. 
 
• Black and White: Formato de arquivo parecida com Color Bitmap, mas com o esquemático 
em preto e branco. 
Outra opção é através do printscreen, podendo ser útil desabilitar os pontos e as bordas de 
folhas que aparecem normalmente na área de trabalho, desmarcando as opções Display Grid e 
Show Print page borders em Options >> Settings >> General. 
 
1.7. Transformadores 
Os transformadores no PSIM podem ser acessados de duas maneiras: através da barra de 
menu em Elements >> Power >> Transformers ou então ir View na barra de menu e selecionar 
Library Browser para visualizar a biblioteca de elementos (figura 1.6) no caso em que não esteja 
aparente na área de trabalho do PSIM, e então pesquisar por Transformers, como descrito no item 
1.4.1 desse material. 
O modelo do transformador é mostrado na figura 1.9: 
Figura 1.9 – Modelo do transformador. 
 
Fonte: [1] 
Tabela 2 – Componentes do modelo do transformador. 
Componente Representação 
Rp Resistência do enrolamento primário 
Xp Reatância devido a indutância de dispersão do primário 
Xm Reatância associada a indutância de magnetização 
9 
 
Rc Resistência associada as perdas no núcleo e por histerese 
Rs Resistência do enrolamento secundário 
Xs Reatância associada a indutância de dispersão do secundário 
Fonte: Próprio autor. 
 
Dentre os modelos de transformadores, está o Ideal Transformer, o modelo simplista do 
transformador, o qual desconsidera todos os fluxos de dispersão, resistência nos enrolamentos, 
perdas por histerese e no núcleo, além da corrente necessária para a magnetização do 
transformador. As duas polaridades estão disponíveis, como mostra a figura 1.10. 
Figura 1.10 – Transformadores ideais do software PSIM. 
 
Fonte: Próprio autor. 
 
Ainda com base na figura 1.10, é possível visualizar o 1-ph Transformer e 1-ph Transformer 
(inverted), que se tratam de transformadores monofásicos não ideais cujos parâmetros serão 
tratados mais adiante, na seção Simulação. 
Na biblioteca de elementos ainda existem transformadores com mais de uma bobina no 
primário e/ou secundário, os quais são mostrados na figura 1.11. 
Figura 1.11 – Transformadores monofásicos com mais de uma bobina no primário e/ou 
secundário. 
10 
 
 
Fonte: Próprio autor. 
 
Os transformadores mostrados na figura 1.12 são trifásicos com bobinas do primário e do 
secundário não conectadas, dos quais o designado 3 ph - Transformer (saturation) apresenta fluxo 
residual e saturação, sendo necessário possuir valores da corrente de magnetização em função da 
indutância de magnetização que definem a característica do transformador, além da frequência de 
operação e da fase do fluxo residual. 
Figura 1.12 – Tipos de transformadores trifásicos com enrolamentos do primário e secundário 
não conectados. 
 
Fonte: Próprio autor. 
11 
 
Os transformadores trifásicos seguintes, mostrados na figura 1.13, apresentam os seus 
enrolamentos conectados em triângulo (∆) ou em estrela (Y), podendo ainda possuir o terciário. 
 
Figura 1.13 – Transformadores trifásicos com bobinas do primário, secundário ou terciário 
conectadas em estrela ou triângulo. 
 
Fonte: Próprio autor. 
 
Os transformadores restantes, mostrados na figura 1.14, são trifásicos com 3, 4 ou 6 
enrolamentos (desconectados). 
Figura 1.14 – Transformadores trifásicos com 3, 4 ou 6 enrolamentos. 
 
Fonte: Próprio autor. 
 
 
 
 
 
 
 
12 
 
2. SIMULAÇÃO 
2.1. Esquemático e Montagem do circuito 
Para realizar simulações, deve-se inicialmente clicar em File na barra de menu e então em 
New ou então no ícone ( ) na barra de ferramentas para iniciar um novo projeto, e então 
pesquisar os componentes que serão utilizados e arrastá-los da biblioteca de elementos para a 
área de trabalho ou clicando no componente na barra de elementos e clicando em algum local na 
área de trabalho. 
É importante posicionar os componentes de forma organizada a fim de facilitar as 
ligações entre os componentes e consequentemente as verificações dessas ligações. Caso seja 
necessário espelhar ou rotacionar um componente, deve-se utilizar as ferramentas mostradas na 
figura2.1. 
Figura 2.1 – Ferramentas utilizadas nas simulações. 
 
Fonte: Próprio autor. 
 
Tabela 3 – Referente aos símbolos mostrados na figura 2.1. 
Símbolos Função 
 Habilitar na simulação um (ns) componente (s) selecionado (s) 
 Desabilitar na simulação um (ns) componente (s) selecionado (s) 
 Rotacionar 90° sentido horário um componente selecionado 
 Espelhar algum componente selecionado na horizontal 
 Espelhar algum componente selecionado na vertical 
Fonte: Próprio autor. 
 
Para conectar os componentes, deve-se utilizar o item A mostrado na figura 1.3 desse 
tutorial ou caso se tenha criado um atalho (ver item 1.5), pressionar o botão referente ao item. 
Será feito um exemplo de simulação de um circuito, com o seu esquemático com base na figura 
2.2. 
Deve-se selecionar os elementos necessários para a simulação do circuito na barra de 
elementos (resistor, fonte de tensão contínua, controlador liga-desliga das interruptores e no caso 
das interruptores, optou-se por utilizar MOSFETs), posicioná-los na área de trabalho e os 
conectar, como sugerido na figura 2.3. 
Para o controle das interruptores, foi utilizado um gerador de onda quadrada e ainda 2 
labels (ver item 1.3) e uma porta NOT para garantir que ocorra o acionamento correto das 
interruptores, evitando um curto circuito na fonte de alimentação contínua. 
13 
 
Figura 2.2 – Esquemático do circuito. 
S11
S13
S12
S14
VDC
5 Ω
100 V
 
Fonte: Próprio autor. 
É necessário ainda adicionar a referência terra, encontrada na barra de elementos e 
adicionada no terminal negativo da fonte. É possível adicionar outras referências para tensão no 
circuito, clicando em Elements >> Sources >> Ground, Ground (1) ou Ground (2) na barra de menu. 
Figura 2.3 – Montagem do circuito em questão na área de trabalho. 
 
Fonte: Próprio autor. 
 
 
 
14 
 
2.2. Alterações de parâmetros dos componentes 
 Antes de executar a simulação, é necessário analisar e/ou modificar os parâmetros dos 
componentes utilizados, os quais podem ser vistos com um clique duplo sobre o componente em 
questão, como mostrado na figura 2.4 para o resistor. 
Figura 2.4 – Parâmetros do resistor (Modelo 1). 
 
Fonte: Próprio autor. 
Em Name, é possível atribuir um nome ao resistor, e preenchendo a marcação Display o 
nome atribuído aparecerá na área de trabalho próximo do componente. Em Resistance deve ser 
colocado a resistência em Ohm (Ω). 
Na opção Current Flag, caso seja colocado valor “ 1 “, a forma de onda da corrente no 
componente fica disponível para visualização ao realizar a simulação. Existem dois modelos para 
a resistência, que podem ser escolhidos em Model Level (não é disponível em todas as versões do 
software). O Level 1, apresenta o modelo mais simplista do resistor. 
Analisando agora os parâmetros da fonte contínua de alimentação, através do clique 
duplo no símbolo da fonte, aparecendo a janela mostrada na figura 2.5. 
Figura 2.5 – Parâmetros da fonte de tensão CC. 
 
Fonte: Próprio autor. 
15 
 
Em Name, atribui-se um nome à fonte de tensão, da mesma forma que no parâmetro do 
resistor anteriormente descrito. Em Amplitude, é colocado o valor do nível de tensão da fonte em 
V. Em Series Resistance, é colocado um valor de resistência série relativo à fonte, caso seja 
necessário, em Ω, assim como em Series Inductance, onde deve ser colocado o valor de indutância 
série associada à fonte. 
Dando clique duplo no interruptor MOSFET, aparecerá a janela conforme mostra a 
figura 2.6. 
Figura 2.6 – Parâmetros do MOSFET. 
 
Fonte: Próprio autor. 
Em On Resistance, deve ser colocado o valor de resistência do MOSFET quando este está 
em estado de condução. Em Diode Resistance, colocado a resistência do diodo em anti-paralelo. 
Initial Position determina o estado inicial do MOSFET: 0 para desligado e 1 para ligado. Caso seja 
colocado o valor 1 em Current Flag, a corrente no MOSFET fica disponível para ser facilmente 
visualizada na simulação. Diode Forward Voltage trata-se da tensão no diodo enquanto conduz. 
Dando clique duplo na fonte de onda quadrada, aparecerá a janela conforme mostra a 
figura 2.7. 
Figura 2.7 – Parâmetros da tensão de controle. 
 
Fonte: Próprio autor. 
16 
 
Em Vpeak_peak, deve ser colocado o valor da tensão de pico a pico da tensão quadrada, 
ou seja, a sua amplitude em V. Frequency consiste no valor da frequência da onda gerada em Hz e 
Duty Cycle é o valor da razão cíclica. Em DC Offset, deve ser colocado um valor de tensão contínua 
correspondente ao offset, sendo o valor mínimo da tensão, caso a amplitude seja positiva, ou o 
valor máximo caso a amplitude seja negativa. Tstart é utilizado para especificar o tempo, em 
segundos, a partir do qual a onda passará a ser gerada, tendo valor igual a zero até atingir o tempo 
especificado. Em Phase Delay, deve ser colocado o valor do atraso de fase em graus na onda 
gerada. 
Com todos os parâmetros ajustados conforme anteriormente mostrados, é necessário 
adicionar os voltímetros e/ou amperímetros encontrados na barra de elementos para obter as 
formas de onda em pontos desejados, além de adicionar o Simulation Control na área de trabalho, 
que pode ser encontrado clicando em Simulate no menu e seguidamente em Simulation Control, o 
qual deve ser colocado na área de trabalho, abrindo-se uma janela conforme mostrada na figura 
2.8. 
Figura 2.8 – Parâmetros do Simulation Control. 
 
Fonte: Próprio autor. 
Time step representa o passo de cálculo, ou o tempo entre cada cálculo das variáveis 
durante a simulação, tendo seu valor padrão em 0,00001s. Total time é o tempo total de simulação 
(Caso seja marcado Free Run, a simulação acontecerá em tempo real, podendo ser utilizados 
osciloscópios de 1 ou 2 canais para visualização das formas de onda). 
Print Time determina o tempo em segundos até qual os dados da simulação serão salvos e 
Print Step, caso seu valor seja 1, todos os pontos da simulação serão salvos, e caso seja 10, apenas 
1 a cada 10 pontos são salvos. Os parâmetros Load/Save Flag são utilizados para salvar/carregar 
os valores da simulação com extensão ssf. Em Hardware Target é especificado um hardware para se 
gerar um código usando SimCoder. 
17 
 
Alterando-se o tempo total de simulação para 0,05 segundos, e clicando em Run Simulation 
na barra de ferramentas ou simplesmente apertando F8, é feita a simulação do circuito. 
 
2.3. Simview 
 A simulação será gerada, sendo então aberta uma janela do Simview, conforme mostrada na 
figura 2.9. 
Figura 2.9 – Variáveis disponíveis na simulação. 
 
Fonte: Próprio autor. 
Em Variables available são mostradas as variáveis que estão disponíveis para serem 
visualizadas, e para isso, deve-se selecioná-la e clicar em Add e então OK. Caso mais de uma seja 
selecionada, estas irão aparecer no mesmo gráfico. Para melhor visualização das formas de onda, 
será inicialmente selecionada apenas “V1” (name do voltímetro utilizado na tensão de controle), 
aparecendo a janela mostrada na figura 2.12. Ainda é possível realizar operações entre as 
variáveis, devendo-se selecioná-la e clicar na seta para baixo na parte inferior, e selecionar as 
operações necessárias clicando no bloco com as operações, clicando OK no final para mostrar 
seu gráfico. 
Na aba Curves, mostrada na figura 2.10, é possível fazer as seguintes alterações: 
Em Label, é possível modificar o nome dado ao gráfico, em Color alterar a cor da curva do 
gráfico, em Line Thickness alterar a espessura das linhas da curva e em Marker symbol modificar o 
tipo de marcador nas linhas da curva. 
18 
 
Figura 2.10 – Alterações possíveis na aba Curves. 
 
Fonte: Próprio autor. 
Na aba Screen, mostrada na figura 2.11, é possível fazer as seguintes alterações: 
Em Foreground color, é possível alterar a cor das marcações de tempo e das bordas dos 
gráficos, em Background color pode-se alterar a cor de fundo da área de trabalho do Simview. A 
opção Grid Color permite modificar a cor das linhas pontilhadas da área de trabalhoe Font permite 
modificar a fonte, estilo e tamanho das letras mostradas nos gráficos. Marcando-se as opções 
Hide grid e Hide axis text, as linhas pontilhadas e os textos nos gráficos sumirão, respectivamente. 
Para visualizar a forma de onda “VP1” (name do voltímetro conectado ao resistor), pode-
se clicar em Screen na barra de menu e então em Add Screen, aparecendo assim uma janela igual à 
mostrada na figura 2.9. Deve-se agora selecionar VP1, clicar em Add e então OK, obtendo-se as 
formas de onda conforme mostrada na figura 2.13. 
 
 
 
 
 
 
19 
 
Figura 2.11 – Alterações possíveis na aba Screen. 
 
Fonte: Próprio autor. 
Figura 2.12 – Forma de onda do sinal de controle. 
 
Fonte: Próprio autor. 
 
 
 
 
 
20 
 
Figura 2.13 – Forma de onda de tensão de controle e de saída do circuito em questão. 
 
Fonte: Próprio autor. 
Para realizar alterações nos gráficos na janela do Simview, deve-se clicar em um dos 
gráficos (aparecendo assim um quadrado de cor vermelha na direita superior do gráfico), e então 
com o botão direito do mouse, aparecerá um menu conforme mostrado na figura 2.14. 
Figura 2.14 – Menu para alterar os gráficos. 
Fonte: Próprio autor. 
Em Add/Delete Curves, é possível adicionar ou remover curvas no gráfico selecionado, 
aparecendo a janela mostrada na figura 2.9 (pode-se acessá-la também através do ícone 
Add/Delete Curves ( ) na barra de ferramentas do Simview, mostrada na figura 2.16). 
Em Y Axis e X Axis é possível modificar os limites dos eixos dos gráficos, Move Up e 
Move Down tem função de alterar a posição do gráfico no Simview. Display in Full Screen apresenta o 
gráfico selecionado em toda a área de trabalho do Simview. 
21 
 
Para analisar as formas de onda, pode ser útil a barra localizada na parte inferior do 
Simview, conforme mostrada na figura 2.15. 
Figura 2.15 – Barra de medição. 
 
Fonte: Próprio autor. 
Tabela 4 – Símbolos e funções da Barra de medição. 
Símbolo Função Símbolo Função 
 
Alterar entre barras de medição 
apenas verticais ou verticais e 
horizontais. 
 
 Calcular a média dos valores 
absolutos da variável 
 
 Mostrar valor máximo global 
 
 Ir para um ponto sucessivo 
 
 Mostrar valor máximo mais 
próximo 
 Voltar para um ponto anterior 
 
 Mostrar valor mínimo global Calcular o fator de potência 
 
 Mostrar valor mínimo mais 
próximo 
 Calcular potência ativa (W) 
 Calcular valor médio da 
variável 
 Calcular potência aparente (VA) 
 
 Calcular valor eficaz da variável Calcular índice de distorção 
harmônica 
Fonte: Próprio autor. 
Na parte superior do Simview, existe a barra de ferramentas, que é mostrada na figura 2.16. 
Figura 2.16 – Barra de Ferramentas do Simview. 
 
Fonte: Próprio autor. 
Tabela 5 – Símbolos e funções da barra de ferramentas do Simview. 
Símbolo Função Símbolo Função 
 
Abrir algum arquivo salvo 
 
 Aproximação por um fator de 
10% 
 Imprimir a forma de onda 
 
Afastamento por um fator de 
10% 
 
Copiar os gráficos da área de 
trabalho do Simview 
Aproximação ou afastamento 
modificando os eixos x e y 
simultaneamente. 
 
Desfazer alteração de move e 
zoom 
Aproximação ou afastamento 
modificando um dos eixos e 
mantendo o outro constante. 
 
Recarregar um arquivo 
 
Realizar movimentação do 
22 
 
gráfico 
 Refazer os gráficos 
 
Habilitar o modo medição 
 Alterar entre modo de zoom e 
medição 
 Mostrar os valores das 
coordenadas (X, Y) de um 
ponto selecionado 
 Alterar limites no eixo x Realizar a transformada rápida 
de Fourier da forma de onda 
 Alterar limites no eixo y 
 
Mostrar o gráfico no domínio 
do tempo 
 
Adicionar ou remover curvas Inserir um texto no gráfico 
 
Adicionar um novo gráfico 
 
 Salvar configurações 
temporárias 
 
Zoom selecionando uma área 
retangular no gráfico 
 Carregar configurações 
temporárias 
Fonte: Próprio autor. 
2.4. Parâmetros dos transformadores 
Além de modificar os parâmetros das fontes, resistências e das interruptores eletrônicas, é 
importante também a alteração dos parâmetros dos transformadores, que será feito inicialmente 
considerando o modelo ideal do transformador. 
Indo então em Elements (na barra de menu) >> Power >> Transformers >> Ideal Transformer, 
colocando-o na área de trabalho e dando um clique duplo sobre o componente, aparecerá a janela 
como mostrada na figura 2.17. 
 
Figura 2.17 – Parâmetros do transformador ideal. 
 
Fonte: Próprio autor. 
 Como se trata do modelo simplista do transformador, é necessário apenas fornecer o número 
de voltas no enrolamento do primário (Np(primary)) e do secundário (Np(secondary)). 
23 
 
Adicionando agora o 1-ph Transformer à área de trabalho e dando um clique duplo sobre o 
componente, aparecerá a janela conforme mostra a figura 2.18. 
 
Figura 2.18 – Transformador monofásico não ideal. 
 
Fonte: Próprio autor. 
Tabela 6 – Componentes do modelo do transformador. 
Denominação Representação 
Rp (primary) Resistência do enrolamento primário 
Rs (secondary) Resistência do enrolamento secundário 
Lp (pri.leakage) Indutância de dispersão do primário 
Ls (sec.leakage) Indutância de dispersão do secundário 
Lm (magnetizing) Indutância de magnetização 
Np (primary) Número de voltas do enrolamento primário 
Ns (secondary) Número de voltas do enrolamento secundário 
Fonte: Próprio autor. 
Caso o transformador apresente o enrolamento terciário, a sua resistência, indutância de 
dispersão e número de voltas são representadas por Rt, Lt e Nt, respectivamente. Os valores de 
todas as resistências e indutâncias são referidos ao primário do transformador. 
2.5. Utilização do Parameter Sweep 
O Parameter Sweep trata-se de uma ferramenta importante de simulação por possibilitar a 
variação de um parâmetro do circuito dentro de um intervalo de valores definidos, sendo usado, 
portanto, para analisar a influência desse parâmetro no circuito. 
24 
 
Podem ser utilizados para parametrizar resistências, indutâncias, capacitâncias, ganho de 
blocos proporcionais, constante de tempo de blocos integradores, ganho e constante de tempo 
de controladores do tipo PI, além de ganho e banda de passagem de filtros de segunda ordem. 
Para acessá-lo, pode-se ir na barra de menu do PSIM e ir Elements >> Other >> Parameter 
Sweep ou pesquisando na biblioteca de elementos (ver item 1.4.1), colocando-o então na área de 
trabalho. 
Um simples exemplo será utilizado para mostrar a utilização do Parameter Sweep, mostrado 
na figura 2.19. 
Figura 2.19 – Montagem do circuito utilizado como exemplo. 
 
Fonte: Próprio autor. 
Com um clique duplo sobre o resistor R1, aparecerá a janela mostrada na figura 2.20. 
Figura 2.20 – Parâmetros do resistor. 
 
Fonte: Próprio autor. 
Em Resistance, deve ser colocado um nome para identificar o parâmetro, no caso do 
exemplo, foi utilizado “Ro” identificar a resistência do resistor R1. 
Com um clique duplo sobre o Param Sweep, aparecerá a janela mostrada na figura 2.21. 
 
 
25 
 
Figura 2.21 – Parâmetros do Parameter Sweep. 
 
Fonte: Próprio autor. 
Em Start Value, deve ser colocado o valor inicial do parâmetro, e em End Value o seu 
valor final. Increment Step determina o passo de incremento de cálculo e em Parameter to be Swept, 
deve ser colocado o nome do parâmetro que assumirá os valores dentro do intervalo 
determinado, no exemplo, “Ro”. 
Simulando então o circuito e adicionando todas as correntes calculadas para visualização, 
são obtidos os gráficos das correntes, como mostra a figura 2.22, para os valores das resistências 
variando de 1 até 11 Ω. 
Figura 2.22 – Gráficos das correntes obtidas. 
 
Fonte: Próprio autor. 
É obtida também a curva de I1 vs Ro, valor da corrente do circuito em função do valor da 
resistência de Ro, como pode ser vista na figura 2.23. 
26 
 
Figura 2.23 – Gráfico I1 vs Ro. 
 
 Fonte: Próprio autor. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
27 
 
3. ADIÇÃO DE COMPONENTES AO DATABASE E CÁLCULO DE PERDAS3.1. Adicionar um IGBT específico ao database e calcular suas perdas 
3.1.1. Device Database Editor 
Para determinar as perdas de um determinado componente, é necessário inicialmente 
adicioná-lo ao database do programa utilizando o Device Database Editor, que pode ser encontrado 
em Utilities no menu do PSIM e então em Device Database Editor, aparecendo assim uma janela 
conforme a figura 3.1. 
Figura 3.1 – Device Database Editor. 
 
Fonte: Próprio autor. 
 
3.1.2. Criar um Device Fi le 
Inicialmente, deve ser criado um arquivo para salvar o componente, clicando em File >> 
New Device File, aparecendo uma janela conforme mostra a figura 3.2. 
 
 
 
28 
 
Figura 3.2 – Criando um Device File. 
 
Fonte: Próprio autor. 
 
Deve ser colocado um nome para o arquivo e selecionado a pasta Device do programa, 
clicando-se assim em Salvar. O nome do arquivo salvo aparecerá na lista de File Name. 
Seguidamente, com o nome do arquivo selecionado, clicar em Device no menu, aparecendo as 
opções conforme mostra a figura 3.3. 
 
Figura 3.3 – Opções da seção Device. 
 
Fonte: Próprio autor. 
29 
 
Tabela 7 – Opções da seção Device. 
Opção Função 
New Diode Adicionar um diodo 
New IGBT Adicionar um IGBT 
New IGBT- Diode Adicionar um IGBT com diodo antiparalelo 
New MOSFET Adicionar um MOSFET 
Save Device Salvar o dispositivo 
Save Device As Salvar o dispositivo em um arquivo com 
outro nome 
Delete Device Deletar o dispositivo selecionado 
Fonte: Próprio autor. 
 
3.1.3. Adic ionar informações do disposi t ivo IGBT 
Clicando em New IGBT, devem ser preenchidas informações presentes na figura 3.4. 
Figura 3.4 – Informações sobre o dispositivo. 
 
Fonte: Próprio autor. 
 
30 
 
Em Manufacturer, especifica-se qual é o fabricante do dispositivo a ser criado. A título de 
exemplo, será escolhido o dispositivo SEMiX151GD066HDs da Semikron, constituído de 6 
IGBTs. Em Part Number, é colocado o nome do dispositivo e em Package qual o tipo de 
encapsulamento, que no exemplo, será 6-pack. 
Com base no datasheet do componente, são obtidos os valores máximos de tensão coletor-
emissor (Vce), corrente nominal (Ic) e temperatura de junção. Na figura 3.5 é mostrada a seção 
Absolute Maximum Ratings do dispositivo escolhido com as informações requisitadas em destaque. 
Figura 3.5 – Valores máximos de tensão e corrente do dispositivo SEMiX151GD066HDs. 
 
Fonte: [2]. 
Com base na figura 3.5, obtêm-se que Vcemax é 600 V, Icmax é 150 A e Tjmax é 175 °C. 
Também serão necessárias as curvas características do dispositivo, obtidas através do datasheet. A 
figura 3.6 mostra a curva Vce vs Ic do dispositivo escolhido. 
Figura 3.6 – Curva característica Vce vs Ic. 
 
Fonte: [2]. 
31 
 
Para adicionar essa curva, em Electrical Characteristics – Transistor >> Vce(sat) vs Ic, clica-se 
em Edit e aparecerá a imagem mostrada na figura 3.7. 
Figura 3.7 – Adicionando uma curva característica do dispositivo. 
 
Fonte: Próprio autor. 
 
Inicialmente, deve-se clicar em Add Curve, aparecendo a janela mostrada na figura 3.8. 
 
 
 
 
32 
 
Figura 3.8 – Adicionando a curva Vce vs Ic. 
 
Fonte: Próprio autor. 
 
Deve-se então copiar a imagem da curva característica do datasheet e clicar na seta azul 
direita na parte superior para colar na área da janela. Após a colagem da curva, deve-se posicioná-
la no centro da área da janela e então clica novamente na seta azul direita. 
Em seguida, deve-se clicar primeiro no canto inferior esquerdo do gráfico (utilizar o 
botão direito do mouse para zoom) e então no canto superior direito do gráfico, aparecendo assim 
um retângulo de cor azul nas extremidades do gráfico, conforme mostra a figura 3.9. 
 
 
 
33 
 
Figura 3.9 – Selecionando a curva característica. 
 
Fonte: Próprio autor. 
 
Clicando novamente na seta azul direita, deve-se agora colocar os valores mínimos e 
máximos das variáveis no eixo x e y. No exemplo, X0 = 0 e Xmax = 4; Y0 = 0 e Ymax = 300. 
Deve-se atentar se o X-axis e Y-axis (figura 3.10) estão de acordo com as variáveis presentes na 
curva, e caso não esteja, marcar em Invert graph. 
Figura 3.10 – Correspondência das variáveis e eixos. 
 
Fonte: Próprio autor. 
 
Para adicionar a curva correspondente a temperatura de junção de 25 °C, digita-se “25” 
em Junction Temperature, e então clicar na seta azul direita. 
Em seguida, é necessário clicar em vários pontos da curva de 25°C (utilizar o botão 
direito do mouse para zoom, e esc para sair do zoom), para que estes pontos sejam salvos e a curva 
seja construída, a qual vai sendo desenhada em linhas vermelhas, como mostra a figura 3.11. 
Caso seja necessário deletar parte da curva, em Enter values in the following format: (x1, y1) (x2, y2) 
(x3, y3) ..., deve-se deletar os pontos correspondentes e então clicar em Refresh. 
 
 
 
 
 
34 
 
Figura 3.11 – Adicionando a curva de 25 °C. 
 
Fonte: Próprio autor. 
 
Com a obtenção da curva para Tj = 25°C, clica-se novamente na seta azul, obtêm-se a 
curva obtida conforme mostra a figura 3.12. 
 
Figura 3.12 – Curva obtida para T = 25°C. 
 
Fonte: Próprio autor 
35 
 
Clicando em Other Test Conditions, aparecerá a janela mostrada na figura 3.13. 
 
Figura 3.13 – Other Test Conditions. 
 
Fonte: Próprio autor. 
 
Os valores mostrados na figura 3.13 foram obtidos com base no datasheet, em destaque na 
figura 3.14. 
Figura 3.14 – Informações presentes no datasheet do dispositivo SEMiX151GD066HDs. 
 
Fonte: [2]. 
Clicando então em OK para adicionar a curva de 25 °C, deve-se clicar em Add Curve e 
realizar o mesmo procedimento para adicionar a curva característica com temperatura de junção 
de 150°C. 
36 
 
Após a adição da curva de Vce(sat) vs Ic, devem ser adicionadas outras curvas presentes 
no datasheet, em procedimento semelhante ao anterior. Ao se clicar em Other Test Conditions para 
estas curvas, aparecerão novos parâmetros a serem inseridos, conforme mostra a figura 3.15, os 
quais devem ser obtidos do datasheet do componente. Os valores de DC Bus Voltage e Gate 
resistance podem ser visto em destaque na figura 3.16. 
Figura 3.15 – Other Test Conditions. 
 
Fonte: Próprio autor. 
 
Figura 3.16 – Informações presentes no datasheet do dispositivo SEMiX151GD066HDs. 
 
 Fonte: [2]. 
As curvas relacionadas com o diodo antiparalelo presentes no datasheet devem ser 
adicionadas na seção Electrical Characteristics – Diode, em procedimento semelhante ao 
37 
 
anteriormente descrito. Ao clicar em Other Test Conditions, uma janela aparecerá conforme 
mostrada na figura 3.17. 
Figura 3.17 – Parâmetros do diodo antiparalelo. 
 
Fonte: Próprio autor. 
 
Os valores mostrados na figura 3.17 foram obtidos com base no datasheet, em destaque na 
figura 3.18. 
Figura 3.18 – Informações presentes no datasheet do dispositivo SEMiX151GD066HDs. 
 
Fonte: [2]. 
As informações a respeito do tamanho do dispositivo e das características térmicas 
(Thermal Caracteristics) não são utilizadas para cálculo de perdas. Após as curvas serem adicionadas 
e o dispositivo salvo em Save Device, este está adicionado ao database. 
 
3.1.4 – Uti l izar o IGBT (database) em um proje to e cal cular suas perdas 
É necessário que o programa seja reiniciado para que seja possível utilizar o novo 
dispositivo adicionado. Para utilizar em um novo projeto, deve-se ir na barra de menu do PSIM, 
em Elements >> Power >> Thermal Module e escolher IGBT(database) e adicioná-lo à área de 
trabalho. Com um clique duplo no dispositivo escolhido, aparecerá a janela mostrada na figura 
3.19. 
38 
 
Figura 3.19 – Informações do IGBT (database). 
 
Fonte: Próprio autor. 
 
Em Frequency, deve ser colocado o valor de frequência que irá determinar o intervalo para 
o qual serão calculadas as perdas. Caso esta seja igual à frequência de interruptoramento, as 
perdas calculadas serão para cada ciclo de interruptoramento. 
Em Number of Parallel Devices, deve ser colocado o número de dispositivos em paralelo nocircuito. Calibration Factors são fatores para corrigir os valores obtidos das perdas na simulação 
com valores obtidos mediante experimentação. Pcond_Q se refere a perda de condução do 
transistor, Psw_Q a perda por interruptoramento do transistor, Pcond_D a perda por condução 
do diodo antiparalelo e Psw_D a perda por interruptoramento no diodo. 
Clicando-se então no ícone com reticências em Device, aparecerá a janela conforme 
mostrada na figura 3.20. 
Deve-se selecionar o dispositivo a ser utilizado e clicar em Ok. O esquemático do 
dispositivo, como mostra a figura 3.21, apresenta 4 saídas extras que correspondem as perdas dos 
6 IGBTs e na tabela 8, a especificação de cada saída. 
 
 
 
 
 
 
39 
 
Figura 3.20 – Selecionar o dispositivo. 
 
Fonte: Próprio autor. 
Figura 3.21 – Esquemático do IGBT (database). 
 
Fonte: Próprio autor. 
40 
 
Tabela 8 – Especificações das saídas para cálculo de perdas do IGBT (database). 
Saída Especificação 
1 Perdas por condução nos transistores 
2 Perdas por interruptoramento nos transistores 
3 Perdas por condução nos diodos antiparalelos 
4 Perdas por interruptoramento nos diodos antiparalelos 
 
Fonte: Próprio autor. 
 
Por procedimento do próprio programa, as medidas dessas saídas devem ser feitas 
utilizando amperímetros conectados às saídas, obtendo assim as formas de onda e as potências 
referente as perdas, como mostrado na figura 3.22. 
 
Figura 3.22 – Cálculo de perdas. 
 
Fonte: Próprio autor. 
 
3.2. Adicionar um MOSFET específico ao database e calcular suas perdas 
3.2.1. Adic ionar informações do dispos i t ivo MOSFET 
Para realizar a adição de um MOSFET ao database do programa, deve-se inicialmente criar 
um Device File conforme mostrado no item 3.1.2, clicando em New MOSFET nas opções de Device 
mostradas na figura 3.3, aparecendo assim uma janela conforme mostrada na figura 3.23. 
 
 
 
 
41 
 
Figura 3.23 – Adicionando um MOSFET. 
 
Fonte: Próprio autor. 
Figura 3.24 – Informações sobre o dispositivo IRFP 460. 
 
Fonte: Próprio autor. 
Em Manufacturer, especifica-se qual é o fabricante do dispositivo a ser criado. A título de 
exemplo, será escolhido o dispositivo IRFP460 da International Rectifier. Em Part Number é 
colocado o nome do dispositivo e em Package qual o tipo de encapsulamento, que no exemplo, é 
Discrete (n channel), com base no datasheet do dispositivo. 
Com base ainda no datasheet, são obtidos os valores máximos de tensão coletor-emissor 
(Vce), corrente nominal (Ic) e temperatura de junção. Na figura 3.25 é mostrada a seção Absolute 
Maximum Ratings do dispositivo escolhido com as informações requisitadas em destaque. 
 
 
42 
 
Figura 3.25 – Informações presentes no datasheet do dispositivo IRFP460. 
 
Fonte: [3]. 
 
 Na figura 3.26 são mostradas as características elétricas do componente IRF460. 
 
 
 
 
 
 
43 
 
Figura 3.26 – Informações presentes no datasheet do dispositivo IRFP460. 
 
Fonte: [3]. 
 
 
Em Electrical Characteristics - Transistor, as informações estão organizadas por condições de 
teste, assim como no datasheet: 
Figura 3.27 – Condições de teste do componente IRFP460 (1). 
 
Fonte: Próprio autor. 
 
Figura 3.28 – Informações presentes no datasheet do dispositivo IRFP460 (1). 
 
Fonte: [3]. 
 
 
44 
 
O valor do coeficiente de temperatura (𝛼) aproximado pode ser calculado com base no 
gráfico da resistência dreno-fonte (RDS) e a temperatura de junção (°C), de acordo com a equação 
1: 
𝛼 = 
𝑅
𝑅𝑒 − 1
𝑇 − 𝑇𝑒 (1) 
Na qual, Re deve ser um valor de resistência de referência e Te a temperatura da junção 
correspondente, e R um valor de resistência superior e próximo a referência e sua respectiva 
temperatura T. 
Figura 3.29 – Curva da resistência dreno-fonte (Rds) e temperatura de junção. 
 
Fonte: [3]. 
 
Figura 3.30 – Condições de teste do dispositivo IRFP460 (2). 
 
Fonte: Próprio autor. 
 
 
45 
 
Figura 3.31 – Informações presentes no datasheet do dispositivo IRFP460 (2). 
 
Fonte: [3]. 
 
Figura 3.32 – Condições de teste do dispositivo IRFP460 (3). 
 
Fonte: Próprio autor. 
Figura 3.33 – Informações presentes no datasheet do dispositivo IRFP460 (3). 
 
Fonte: [3]. 
 
Figura 3.34 – Condições de teste do dispositivo IRFP460 (4). 
 
Fonte: Próprio autor. 
Figura 3.35 – Informações presentes no datasheet do dispositivo IRFP460 (4). 
 
Fonte: [3]. 
Figura 3.36 – Condições de teste do dispositivo IRFP460 (5). 
 
Fonte: Próprio autor. 
46 
 
Figura 3.37 – Informações presentes no datasheet do dispositivo IRFP460 (5). 
 
Fonte: [3]. 
 
Em Electrical Characteristics – Diode: 
Figura 3.38 – Condições de teste do dispositivo IRFP460 (6). 
 
Fonte: Próprio autor. 
 
Figura 3.39 – Informações presentes no datasheet do dispositivo IRFP460 (6). 
 
Fonte: [3]. 
Deve ainda ser adicionadas as curvas típicas de corrente de dreno reversa vs tensão de 
dreno-fonte (Reserve Drain Current vs Source-to-Drain Voltage), em procedimento semelhante ao 
mostrado no item 3.1.3. 
Figura 3.40 – Condições de teste do dispositivo IRFP460 (7). 
 
Fonte: Próprio autor. 
 
 
 
 
47 
 
Figura 3.41 - Informações presentes no datasheet do dispositivo IRFP460 (7). 
 
Fonte: [3]. 
Após os parâmetros serem adicionados e o dispositivo salvo em Save Device (ver figura 
3.3), este estará adicionado ao database. 
 
3.2.2. Uti l izar o MOSFET (database) em um proje to e cal cular suas perdas 
É necessário que o programa seja reiniciado para que seja possível utilizar o novo 
dispositivo adicionado. Para utilizar em um novo projeto, deve-se ir na barra de menu do PSIM, 
em Elements >> Power >> Thermal Module e escolher MOSFET (database) será utilizado e adicioná-
lo à área de trabalho. Com um clique duplo no dispositivo escolhido, aparecerá a janela mostrada 
na figura 3.42. 
Figura 3.42 – Parâmetros do MOSFET (database). 
 
Fonte: Próprio autor. 
Em Device deve ser especificado o MOSFET que foi adicionado. Em Frequency, deve ser 
colocado o valor de frequência que irá determinar o intervalo para o qual serão calculadas as 
perdas. Caso este seja igual à frequência de interruptoramento, as perdas calculadas serão para 
cada ciclo de interruptoramento. VGG+ e VGG- referem-se aos potenciais da tensão Gate-Source. 
Rg_on é o valor da resistência da porta (gate) durante a condução e Rg_off o valor dessa resistência 
em estado de não condução. 
Em Number of Parallel Devices, deve ser colocado o número de dispositivos em paralelo no 
circuito. Calibration Factors são fatores para corrigir os valores obtidos das perdas na simulação 
48 
 
com valores obtidos mediante experimentação. Pcond_Q se refere a perda de condução do 
transistor, Psw_Q a perda por interruptoramento do transistor, Pcond_D a perda por condução 
do diodo antiparalelo e Psw_D a perda por interruptoramento no diodo. Por padrão, todos esses 
fatores são iguais a 1, sendo modificados caso se obtenha valores experimentais. 
Com os parâmetros adicionados, o dispositivo pode ser utilizado em simulação. Para o 
cálculo das perdas é feito utilizando as 4 saídas extras. 
O esquemático do dispositivo, como mostra a figura 3.43, apresenta 4 saídas extras que 
correspondem as perdas do MOSFET, e na tabela 9, a especificação de cada saída. 
Figura 3.43 – Esquemático do MOSFET (database). 
 
Fonte: Próprio autor. 
Tabela 9 – Especificação das saídas para cálculo de perdas do MOSFET (database). 
Saída Especificação das perdas 
1 Perdas por condução do transistor 
2 Perdas do interruptoramento do transistor 
3 Perdas por condução do diodo antiparalelo 
4 Perdas por interruptoramento do diodo antiparalelo 
Fonte: Próprio autor. 
 
Por procedimento do próprio programa, as medidas dessas saídas devem ser feitas 
utilizando amperímetros conectados às saídas, obtendo assim as formas de onda, e os valores 
médios delas serão as potências referente as perdas, da mesma forma mostradana figura 3.22. 
 
 
 
 
 
 
 
49 
 
4. CONSIDERAÇÕES FINAIS 
Esse trabalho se propôs, como objetivo central, apresentar as principais funcionalidades 
do software de simulação PSIM, iniciando com uma explanação sobre os menus e as barras de 
ferramentas do programa e mostrando o procedimento para realizar simulações e obter de forma 
satisfatória as medidas e/ou formas de ondas, visando facilitar o aprendizado aos usuários 
iniciantes. 
A utilização do recurso Thermal Module se mostrou importante na análise e avaliação de 
projetos eletrônicos pelo levantamento das perdas, apesar dos valores obtidos nesse trabalho não 
terem sido confrontados com valores experimentais, visto que não foram realizados testes 
experimentais a fim de certificar o desempenho do recurso. 
 
5. REFERÊNCIAS 
[1] CHAPMAN, Stephen J.; Fundamentos de Máquinas Elétricas, 5ª edição,2013. Editora 
McGraw-Hill. 
[2] <http://www.semikron.com/dl/service-support/downloads/download/semikron-datasheet-
semix151gd066hds-27891210>. Acesso em 02/10/2015. 
[3] < http://pdf1.alldatasheet.com/datasheet-pdf/view/68529/IRF/IRFP460.html>. Acesso 
em 02/10/2015. 
 
View publication statsView publication stats
https://www.researchgate.net/publication/303851303