1

Universidade Federal do ABC

Eng. De Instrumentação, Automação e Robótica

Eletrônica de Potência I

Prof. José Azcue, Dr. Eng.

Conversores CA-CA

Conversores duais

Cicloconversores

2

Controle por Ciclos Inteiros

3

Controle por Ciclos Inteiros

𝑇𝐴

𝑇𝐵

𝑃𝑜 → 𝑝𝑜𝑡. 𝑚𝑎𝑥. 𝑑𝑖𝑠𝑝𝑜𝑛𝑖𝑣é𝑙 (𝑇 = 𝑇1)

𝑷𝒐 =𝑽𝒐

𝟐

𝑹

4

Controle por Ciclos Inteiros

5

Exemplo

Em um sistema monofásico, deseja-se transferir para a carga a terceira

parte da máxima potência possível, determine:

1. O período T necessário para o controle por ciclos inteiros.

2. O ângulo de disparo 𝛼 para o controle do gradador (método 1).

3. Considerando 𝑉𝑜 = 127V; f=60Hz; R=10; compare o espectro

harmônico da corrente de ambos os métodos.

𝑃𝐿

𝑃0=

𝑇1

𝑇

𝑃0/3

𝑃0=

𝑇1

𝑇=

1

3

𝑇 = 3𝑇1

Controle por ciclos inteiros Controle através do ângulo 𝛼

𝑃𝐿 = 𝐼𝐿𝑒𝑓2 𝑅

𝐼𝐿𝑒𝑓 =𝑃𝐿

𝑅=

𝑃0/3

𝑅

𝑃0 =𝑉0

2

𝑅

Potência

máxima

𝐼𝐿𝑒𝑓

2

𝑅

𝑉𝑜 𝛼

Utilizar corrente parametrizada

6

Exemplo (cont.)

Considerando

𝑉𝑜 = 127V

R=10;

Valores calculados:

𝑃0 = 1620W

𝐼𝐿𝑒𝑓 = 7,35ª

Corrente parametrizada : 𝐼𝑒𝑓 =𝐼𝐿𝑒𝑓

2

𝑅

𝑉𝑜= 0,4 𝛼 = 105°

7

Exemplo (cont.)

100 1000 10000Frequency (Hz)

0

2

4

6

8

10

Iload

100 1000 10000Frequency (Hz)

0

1

2

3

4

5

6

Iload

0

-10

-20

10

20

Iload

0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1

Time (s)

0

-100

-200

100

200

Vgrid

0

-10

-20

10

20

Iload

0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1

Time (s)

0

-100

-200

100

200

Vgrid

8

Exemplo (cont.)

9

Compensador Estático de Potência Reativa

10

Compensador Estático de Potência Reativa

Onde

A corrente fundamental

Δ = 𝜋 − 𝛼

11

Compensador Estático de Potência Reativa

Por outro lado

Mas

E considerando que , tem-se:

12

Compensador Estático de Potência Reativa

Considere que:

a)

0

-50

-100

-150

50

100

150

Vgrid

0 0.01 0.02 0.03

Time (s)

0

-2.5

-5

-7.5

-10

2.5

5

7.5

10

Iload

0

-50

-100

-150

50

100

150

Vgrid

0 0.01 0.02 0.03

Time (s)

0

-2

-4

2

4

Iload

0

-50

-100

-150

50

100

150

Vgrid

0 0.01 0.02 0.03

Time (s)

0

-0.2

-0.4

0.2

0.4

Iload

𝛼 = 90° 𝛼 = 120° 𝛼 = 160°

13

Compensador Estático de Potência Reativa

b) Na expressão para o Leq foi considerado apenas o efeito da

componente fundamental da corrente do indutor.

Para um capacitor ressonante com L, o circuito visto dos terminais XY

comporta-se como uma capacitância controlada pelo ângulo alfa.

𝑋𝑒𝑞 = 𝑋𝐿𝑒𝑞∥ 𝑋𝐶

14

Compensador Estático de Potência Reativa

Compensador estático de potência reativa

A 𝑿𝒆𝒒 capacitiva necessária para compensar a componente indutiva

da carga:

Para valores adequados de L e C e para um comando adequado,

é possível controlar o fator de potência da carga (R1L1). O

controle pode ser automatizado. Desse modo, quando a

indutância de carga varia, o fator de potência pode ser mantido

em valores próximos da unidade.

𝑋𝑒𝑞 = 𝑋1

15

Conversores Duais

16

Conversores Duais

M.C.C.

[5]

17

Conversores Duais

[5]

M.C.C.

18

Conversores Duais

[5]

19

Conversores Duais

20

Conversores Duais

[5]

21

Conversores Duais

[5]

22

Conversores Duais

𝐢𝐂 𝐢𝐂

[5]

𝑰𝑪 Corrente de circulação

23

Exemplo:

24

Exemplo:

Diminui a corrente de circulação

25

Conversores Duais

[5]

26

Conversores Duais - Exemplo Considerando corrente de

carga sem harmônicas.

27

Conversores Duais

[5]

28

Conversores Duais - Exemplo Considerando corrente de

carga sem harmônicas.

29

Estrutura dos Conversores Duais

[5]

Conversor

de 2 pulsos

Conversor

de 2 pulsos

30

Estrutura dos Conversores Duais

[5]

Conversor

de 3 pulsos

Conversor

de 6 pulsos

31

CICLOCONVERSORES

OBJETIVO: CONVERSÃO ESTÁTICA DIRETA CA/CA DE UMA

DADA FREQUENCIA PARA OUTRA FREQUENCIA INFERIOR.

(NÃO HÁ ESTAGIO INTERMEDIARIO DE CORRENTE

CONTÍNUA)

APLICAÇÕES:

A) ACIONAMENTO DE MOTORES CA (SÍNCRONOS E

INDUÇÃO)

FREQ. FIXA DA REDE FREQ. VARIÁVEL

(CONTROLE DE VELOCIDADE DO MOTOR)

B) AERONAVES

OBTENÇÃO DE FREQ. CONSTANTE A PARTIR DE UM

ALTERNADOR DE VELOCIDADE VARIAVEL (FREQ.

VARIAVEL)

32

CICLOCONVERSORES

M.C.C. 𝑽𝑳𝒎𝒆𝒅 = 𝟏. 𝟏𝟕𝑽𝒐𝑭(𝒕)

[5]

Se o ângulo varia de acordo a expressão: 𝐜𝐨𝐬 𝜶𝑷 = 𝑭(𝒕)

Cicloconversor

monofásico

33

Exemplo de Controle

Seja F t = cos 𝛼𝑃

34

Exemplo de Controle

Seja F(𝑡) variando senoidalmente

∅ângulo de atraso da fundamental da corrente em

relação à fundamental da tensão na carga.

35

Cicloconversores

[5]

36

Próxima Aula

1. Conversores CC/CC

37

Referências Bibliográficas

1. BARBI, I. Eletrônica de Potência - Florianópolis, 6ta Edição do

Autor, 2006.

2. RASHID, M.H. Eletrônica de Potência - Circuitos, Dispositivos e

Aplicações. Ed. São Paulo: Makron Books, 1999.

3. Pomilio, J.A.; Apostilas da disciplina de Eletrônica de Potência,

http://www.dsce.fee.unicamp.br/~antenor/

4. Gonçalves, F.A.S., Apostilas da disciplina Eletrônica Industrial

para Controle e Automação I.

http://www2.sorocaba.unesp.br/professor/flavioasg/ei/index.php

5. Michels, Leandro, Apostilas da disciplina Eletrônica de potência I,

UDESC.

http://www.joinville.udesc.br/portal/professores/michels/materiais/

[Acessado em maio de 2017]