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ELETRÔNICA DE POTÊNCIA IELETRÔNICA DE POTÊNCIA I
UNIVERSIDADE DO ESTADO DE SANTA CATARINAUNIVERSIDADE DO ESTADO DE SANTA CATARINACENTRO DE CIÊNCIAS TECNOLÓGICASCENTRO DE CIÊNCIAS TECNOLÓGICAS
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELÉTRICADEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELÉTRICACURSO DE ENGENHARIA ELÉTRICACURSO DE ENGENHARIA ELÉTRICA
EPO I – Aula 20 – Comando e proteção de tiristores
1
ELETRÔNICA DE POTÊNCIA IELETRÔNICA DE POTÊNCIA IAula 20 Aula 20 –– Comando e proteção de tiristoresComando e proteção de tiristores
Prof. Leandro Michels, Dr. Eng.Prof. Leandro Michels, Dr. [email protected]@gmail.com
Circuito de comando de tiristoresCircuito de comando de tiristores
Os circuitos de comando de tiristores, em Os circuitos de comando de tiristores, em malha aberta, são compostos pelos seguintes malha aberta, são compostos pelos seguintes subsub --circuitos:circuitos:
�� Circuito de ataqueCircuito de ataque
EPO I – Aula 20 – Comando e proteção de tiristores
2
�� Circuito de ataqueCircuito de ataque
�� Circuito de sincronismo baseado em tensão Circuito de sincronismo baseado em tensão da rededa rede
�� Circuito de geração de pulsosCircuito de geração de pulsos
�� Fonte de alimentação CCFonte de alimentação CC
Prof. Leandro Michels
Circuito de comando de tiristoresCircuito de comando de tiristores
EPO I – Aula 20 – Comando e proteção de tiristores
Diagrama de blocos:Diagrama de blocos:
Fonte
Carga
3Prof. Leandro Michels (mod Yales)
Circuito de ataqueCircuito de ataque
Propósito do circuito:Propósito do circuito:
�� Amplificar os pulsos de comando oriundos do Amplificar os pulsos de comando oriundos do estágio de geração de pulsos estágio de geração de pulsos
EPO I – Aula 20 – Comando e proteção de tiristores
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�� Propiciar o isolamento adequado entre o circuito de Propiciar o isolamento adequado entre o circuito de geração de pulsos e o tiristor (nem sempre é geração de pulsos e o tiristor (nem sempre é necessário)necessário)
�� Ter característica de fonte de corrente, pois o Ter característica de fonte de corrente, pois o comando do tiristor é sensível a correntecomando do tiristor é sensível a corrente
Prof. Leandro Michels
Circuito de ataqueCircuito de ataque
EPO I – Aula 20 – Comando e proteção de tiristores
Duração dos pulsos de gate:Duração dos pulsos de gate:
�� Com carga resistivas, pulsos curtos (10Com carga resistivas, pulsos curtos (10 µµµµµµµµs) são s) são suficientes para disparar o tiristorsuficientes para disparar o tiristor
�� Para cargas indutivas, a corrente de gate deve ser Para cargas indutivas, a corrente de gate deve ser
5Prof. Leandro Michels
mantida até que a corrente de anodo atinja o valor da mantida até que a corrente de anodo atinja o valor da corrente de retenção Icorrente de retenção I LL
�� Para carga fortemente indutiva, deve ser respeitada Para carga fortemente indutiva, deve ser respeitada a relação:a relação:
LLIt
E∆ ≥
Circuito de ataqueCircuito de ataque
EPO I – Aula 20 – Comando e proteção de tiristores
�� Os pulsos de gatilho podem ser pulsos longos ou Os pulsos de gatilho podem ser pulsos longos ou uma seqüência de pulsos curtos (quando o circuito uma seqüência de pulsos curtos (quando o circuito de ataque usa transformador de pulso)de ataque usa transformador de pulso)
6Prof. Leandro Michels
v v
Circuito de ataqueCircuito de ataque
EPO I – Aula 20 – Comando e proteção de tiristores
v v100V100V100V100V 100V100V 100V100V100V100V 100V100V
Isolação:Isolação:
�� Necessária quando os anodos dos tiristores estão Necessária quando os anodos dos tiristores estão submetidos em algum instante de tempo a tensões submetidos em algum instante de tempo a tensões diferentesdiferentes
7
i1
T1vT1 vT2
vT4vT3
T2
T3 T4
I vL
iL
Prof. Leandro Michels
100V100V
0V0V
i1
T1vT1 vT2
vT4vT3
T2
T3 T4
I vL
iL
100V100V100V100V 100V100V
100V100V0V0V
0V0V
0V0V
100V100V
0V0V 0V0V
100V100V
0V0V
100V100V 100V100V
100V100V 0V0V
0V0V
0V0V
100V100V
0V0V
100V100V
0V0V
TT22 e Te T33 →→ ConduzindoConduzindo TT 11 e Te T44 →→ ConduzindoConduzindo
Circuito de ataqueCircuito de ataque
EPO I – Aula 20 – Comando e proteção de tiristores
Isolação:Isolação:
�� Neste exemplo:Neste exemplo:
T1vT1 vT2
T2 i
TT11 e Te T22 →→ Não necessita de Não necessita de isolação dos gates entre siisolação dos gates entre si
TT11 e Te T33 →→ Necessita de Necessita de isolação dos gates entre siisolação dos gates entre si
8Prof. Leandro Michels
i1
T1
vT4vT3
T2
T3 T4
I vL
iL isolação dos gates entre siisolação dos gates entre si
TT11 e Te T44 →→ Necessita de Necessita de isolação dos gates entre siisolação dos gates entre si
TT22 e Te T33 →→ Necessita de Necessita de isolação dos gates entre siisolação dos gates entre si
TT22 e Te T44 →→ Necessita de Necessita de isolação dos gates entre siisolação dos gates entre si
Circuito de ataqueCircuito de ataque
EPO I – Aula 20 – Comando e proteção de tiristores
�� Circuito típico (isoladoCircuito típico (isolado ))
9Prof. Leandro Michels
•• Deve ser usada uma seqüência de pulsos curtos Deve ser usada uma seqüência de pulsos curtos na entradana entrada
Circuito de ataqueCircuito de ataque
EPO I – Aula 20 – Comando e proteção de tiristores
�� Circuito típico (isoladoCircuito típico (isolado ))
�� TTpp →→ Transformador de pulso: isolar o sinal de Transformador de pulso: isolar o sinal de comando com tensão três vezes superiores a tensão do comando com tensão três vezes superiores a tensão do tiristor. Empregatiristor. Emprega--se núcleo de ferrite com baixa se núcleo de ferrite com baixa dispersão (existe dispositivo pronto no mercado)dispersão (existe dispositivo pronto no mercado)
10Prof. Leandro Michels
dispersão (existe dispositivo pronto no mercado)dispersão (existe dispositivo pronto no mercado)�� DD11, D, Dzz → Desmagnetização do núcleo do → Desmagnetização do núcleo do transformadortransformador�� TT11 → Amplificação de v→ Amplificação de v GG (opera em modo comutado)(opera em modo comutado)�� DD3 3 → Proteção do circuito de comando→ Proteção do circuito de comando�� DD2 2 → Proteção do tiristor contra tensão reversa→ Proteção do tiristor contra tensão reversa
Circuito de geração de pulsosCircuito de geração de pulsos
EPO I – Aula 20 – Comando e proteção de tiristores
Principais tipos:Principais tipos:
�� Circuito com comando vertical Circuito com comando vertical → baseado na → baseado na comparação de uma dente de serra (gerada pelo comparação de uma dente de serra (gerada pelo circuito de sincronismo) com uma tensão proporciona l circuito de sincronismo) com uma tensão proporciona l ao ângulo de disparoao ângulo de disparo
11Prof. Leandro Michels
ao ângulo de disparoao ângulo de disparo
( ) 0,
1,C R
GC R
v vv t
v v
>= ≤
vRvC
vG
Circuito de geração de pulsosCircuito de geração de pulsos
EPO I – Aula 20 – Comando e proteção de tiristores
�� Circuito com comando horizontal Circuito com comando horizontal → baseado na → baseado na comparação de uma dente de serra (gerada pelo comparação de uma dente de serra (gerada pelo circuito de sincronismo) com uma tensão proporciona l circuito de sincronismo) com uma tensão proporciona l ao ângulo de disparoao ângulo de disparo
12Prof. Leandro Michels
( ) 0, 0
1, 0R
GR
vv t
v
<= ≥
α
vR
vG
α
Circuito de geração de pulsosCircuito de geração de pulsos
EPO I – Aula 20 – Comando e proteção de tiristores
�� Conversão do pulso longo em uma seqüência de Conversão do pulso longo em uma seqüência de pulsos curtos pulsos curtos → → Operação lógica E do pulso gerado Operação lógica E do pulso gerado com uma forma de onda quadradacom uma forma de onda quadrada
13Prof. Leandro Michels
( ) 4 5 Gv t v AND v=
Circuito de sincronismoCircuito de sincronismo
EPO I – Aula 20 – Comando e proteção de tiristores
Principais tipos:Principais tipos:
�� Rampa sincronizada por Rampa sincronizada por cruzamento por zero cruzamento por zero → → usado para gerar usado para gerar sincronismo verticalsincronismo vertical
v1
vR
14Prof. Leandro Michels
sincronismo verticalsincronismo vertical
Circuito de sincronismoCircuito de sincronismo
EPO I – Aula 20 – Comando e proteção de tiristores
�� Circuito de sincronismo verticalCircuito de sincronismo vertical
15Prof. Leandro Michels
Circuito de sincronismoCircuito de sincronismo
EPO I – Aula 20 – Comando e proteção de tiristores
�� Rampa sincronizada por Rampa sincronizada por comparação da referência comparação da referência retificada e ângulo de disparo retificada e ângulo de disparo → usado para gerar → usado para gerar sincronismo horizontalsincronismo horizontal
v
|v1| vC
16Prof. Leandro Michels
vR
Circuito de sincronismoCircuito de sincronismo
EPO I – Aula 20 – Comando e proteção de tiristores
�� Circuito de sincronismo horizontalCircuito de sincronismo horizontal
17Prof. Leandro Michels
Circuito de sincronismoCircuito de sincronismo
EPO I – Aula 20 – Comando e proteção de tiristores
Tensão de referência linearizadaTensão de referência linearizada
�� Compensação do efeito nãoCompensação do efeito não--linear do conversor linear do conversor com relação ao ângulo de disparocom relação ao ângulo de disparo
�� Circuito de disparo Circuito de disparo → relação linear→ relação linear
18Prof. Leandro Michels
C
M
V
Vα = π
�� Conversor → relação nãoConversor → relação não--linearlinearExemplo: retificador a tiristor ponte completa:Exemplo: retificador a tiristor ponte completa:
0.9 cosLmed oV V= α
Circuito de sincronismoCircuito de sincronismo
EPO I – Aula 20 – Comando e proteção de tiristores
cos0.9
Lmed C
o M
V V
V V
= π
Desta forma a tensão de saída é nãoDesta forma a tensão de saída é não--linear:linear:
É possível se criar uma função de referência É possível se criar uma função de referência
19Prof. Leandro Michels
2cos M C
M
V V
V
−α =
É possível se criar uma função de referência É possível se criar uma função de referência linearizada substituindolinearizada substituindo--se a dente de serra por um a se a dente de serra por uma função cossenoidal:função cossenoidal:
2
0.9Lmed M C
o M
V V V
V V
−=