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28/04/14 1 por Dra. Maria Teresa Outeiro ELECTRÓNICA INDUSTRIAL LICENCIATURA EM ENGENHARIA ELECTROMECÂNICA Reguladores DC-DC AC DC REGULADORES AC INVERSORES RECTIFICADORES REGULADORES DC

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Eletronica Industrial

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  • 28/04/14

    1

    por

    Dra. Maria Teresa Outeiro

    ELECTRNICA INDUSTRIAL

    LICENCIATURA EM ENGENHARIA ELECTROMECNICA

    Reguladores DC-DC

    AC

    DC

    REGULADORES

    AC

    INVERSORES

    RECTIFICADORES

    REGULADORES DC

  • 28/04/14

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    APLICAES

    DOS CHOPPERS

    CONTROLO DE VELOCIDADE DE MOTORES DC

    GUINDASTE

    VECULO ELCTRICO

    TRANSPORTE FABRICO

    EMPILHADORA

    APLICAES

    CLASSES DE

    CHOPPERS

    CLASSE D CLASSE A

    CLASSE B CLASSE C

    CLASSE E

    VL

    VL

    VL V

    L

    VL

    IL

    IL

    IL I

    L

    IL

    CLASSES DE CHOPPERS

  • 28/04/14

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    CIRCUITOS POR CLASSES

    CLASSE D (I e IV)

    CLASSE A (I)

    CLASSE B (II) CLASSE C ( I e II)

    CLASSE E (TODOS Q.)

    Vcarga>0 Icarga >0

    Vcarga>0 Icarga 0 Icarga varia

    Vcarga varia Icarga >0

    Vcarga varia Icarga varia

    CLASSES DE CHOPPERS

    ! Chopper classe A: A corrente flui para dentro da carga. Vcarga>0 e Icarga>0. Funciona no I Q, como rectificador. Exemplo: Chopper redutor.

    ! Chopper classe B: A corrente flui para fora da carga. Vcarga>0 mas Icarga0. Conhecido como chopper de dois quadrantes( I e II Q). Os choppers Classe A e classe B podem ser combinados para formar um chopper classe C. CH1, D2 funcionam como classe A, CH2, D1 funcionam como classe B. Exemplo: Chopper redutor/elevador.

    ! Chopper classe D: Vcarga>0 ou Vcarga0. Funciona no I e IV Q, como rectificador ou inversor.

    ! Chopper classe E: Icarga0 e Vcarga>0 ou Vcarga>0. Conhecido como chopper de quatro quadrantes. Dois choppers Classe C podem ser combinados para formar um chopper classe E. Este chopper constitui a base para o estudo do inversor monofsico em ponte.

    CLASSES DE CHOPPERS

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    OBJECTIVO: Converter uma tenso DC no regulada numa tenso DC regulada de duas formas:

    Funcionamento com frequncia fixa:

    Neste caso mantm-se a frequncia fixa e a largura do pulso de conduo (duty cycle D) varia. Este tipo de controlo conhecido por modulao da largura de impulso -PWM

    Funcionamento com frequncia varivel:

    Neste caso a frequncia varivel, os tempos de conduo e de bloqueio podem ser mantidos constantes. Gera harmnicos de frequncias imprevisveis com difcil dimensionamento do filtro.

    CONCEITO DE CHOPPER

    CONCEITO DE CONTROLO PWM

    SW ON

    SW OFF

    TON

    Controlo do chopper por Modulao da Largura de

    Impulso ou...

    Pulse With Modulation (PWM)

    Ton varia T mantm-se fixo Duty cycle D=Ton/T

    TOFF

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    SINAL DE CONTROLO DO INTERRUPTOR

    CONTROLO PWM

    PWM

    PWM

    Posio 1 Posio 2 (Q1 ON e D OFF) (Q1 OFF e D ON)

    Caractersticas: Tenso de sada menor que a de entrada. Requer apenas um transstor. Possui rendimento superior a 90%. corrente limitada pela indutncia L. Tenso e corrente sada so unidireccionais(conversor classe A).

    CONVERSOR BUCK (STEP DOWN OU REDUTOR)

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    FILTRO NO CONVERSOR BUCK

    Dadas a tenso na bobine, e da constante de tempo obtemos as expresses que caracterizam este conversor: Intervalo de tempo de conduo TON e valor

    mximo de corrente :

    Intervalo de tempo de bloqueio TOFF e valor mnimo de corrente :

    divL L

    dt=

    VaVsLITt ON

    ==1

    VaLITt OFF

    ==2

    T

    TON

    e

    eRVsaxI

    ==1

    1Im2

    RL=

    T

    TTOFF

    e

    eeRVsinI

    ==1

    Im1

    EQUAES R. CONTNUO BUCK

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    R. FUNCIONAMENTO CRTICO DO CHOPPER BUCK

    q As formas de onda e grfico que mostra a fronteira entre conduo Cont inua e conduo Descontnua (R. Crtico)

    q Zona abaixo da qual a corrente na bobine se torna descontnua.

    CURSO TECNOLGICO EM MANUTENO ELECTROMECANICA DO ISEC - 1 EDIO - 2012/2013

    FUNCIONAMENTO EM R.DESCONTNUO - BUCK

    qCorrente na bobine em regime de funcionamento descontnuo e em regime permanente.

  • 28/04/14

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    CURSO TECNOLGICO EM MANUTENO ELECTROMECANICA DO ISEC - 1 EDIO - 2012/2013

    O racio de 0,5 define o maior valor da corrente crtica

    A tenso sada mantm-se constante

    FUNCIONAMENTO CONTINUO versus DESCONTINUO

    Caractersticas: Tenso de sada sempre maior que a tenso de entrada. Possui rendimento elevado. Tenso de sada muito sensvel a variaes do ciclo de trabalho (D). Requer filtro na sada (L e C) maior que o requerido pelo conversor buck. Tenso e corrente sada so unidireccionais(conversor classe B).

    CONVERSOR BOOST (STEP UP OU ELEVADOR)

    Posio 1 Posio 2 (Q1 ON e D OFF) (Q1 OFF e D ON)

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    R. FUNCIONAMENTO CRTICO DO CHOPPER BOOST

    q A tenso na carga (V0) mantm-se sempre constante.

    q Zona abaixo da qual a corrente na bobine se torna

    descontnua.

    FUNCIONAMENTO CONTINUO versus DESCONTINUO

    Descontnuo

    Contnuo

    Fronteira entre Cont./Descont.

    Tenso sada mantm-se constante

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    Ondulao da tenso no condensador:

    Da tenso na bobine e figura, tem-se

    Ondulao da corrente na bobine:

    Substituda a ondulao da corrente:

    CtIadttIc

    CtvcvcVc

    t 1)(1)0(1

    0

    ====

    ( ) fCVsVaVaIaVc

    = fC

    IakVc =

    VsLITt ON

    ==1VsVaLITt OFF

    ==2

    ( ) ( )LTVsVa

    LtVsVa

    LtVsI OFF=== 21

    EQUAES R. CONTNUO BOOST

    Caractersticas: Combina conceitos dos dois choppers Buck e Boost. Tenso de sada pode ser maior ou menor que a de entrada. Conhecido como chopper de dois quadrantes( I e II Q). corrente limitada pela indutncia L. Rendimento elevado.

    CONVERSOR BUCK BOOST (REDUTOR/ELEVADOR)

    Posio 1 Posio 2 (Q1 ON e D OFF) (Q1 OFF e D ON)

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    FUNCIONAMENTO CONTINUO versus DESCONTINUO

    Contnuo

    Fronteira entre Cont./Descont.

    Tenso sada mantm-se constante

    Descontnuo

    Ondulao da tenso no condensador:

    Da tenso na indutncia, tem-se: Ondulao da corrente na bobine:

    Substituda a ondulao da corrente temos:

    LtVa

    LtVsI 21 ==

    ( ) LfKVs

    VsVaLfVaVsI

    =

    =

    CtIadttIc

    CtvcvcVc

    t 1)(1)0(1

    0

    ====

    ( ) fCVsVaVaIaVc

    =

    fCIakVc =

    EQUAES R. CONTNUO BUCK-BOOST