Upload
internet
View
113
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
Introdução
1Prof. Cassiano Rech
• Em diversas aplicações deve-se controlar o fluxo de energia da fonte de entrada para a fonte de saída e vice-versa, sendo necessário o uso de conversores CC-CC reversíveis em tensão e/ou corrente
• Uma aplicação bastante comum é a tração elétrica, onde durante a frenagem da máquina a energia cinética armazenada nas massas em movimento pode ser restituída para a fonte na forma de energia elétrica
• Como outro exemplo, pode-se citar um conversor CC-CC quecarrega baterias quando a redeelétrica está normal. Porém, aoocorrer uma falha na rede, asbaterias fornecem energia atravésdo conversor
Quadrantes de operação
2Prof. Cassiano Rech
PRIMEIROQUADRANTE Vo
Io
Vo
Io
SEGUNDOQUADRANTE
I Carga Fonte
Frenagemregenerativa
II
IVIII
III
IVIII
Fonte Carga
Tração
TERCEIROQUADRANTE Vo
Io
Vo
Io
QUARTOQUADRANTE
I Carga Fonte
Frenagemregenerativa(sentido inverso de rotação)
II
IVIII
III
IVIII
Fonte Carga
Tração(sentido inverso de rotação)
Quadrantes de operação
3Prof. Cassiano Rech
DOIS QUADRANTESReversibilidade em
corrente
Vo
Io
III
IVIII
Mesmo sentido de rotação
Tração e frenagem
DOIS QUADRANTESReversibilidade em
tensão
Vo
Io
III
IVIII
Tração e frenagem
A polaridade da fcem deve ser invertida na frenagem
QUATRO QUADRANTESReversibilidade em tensão e corrente
Vo
Io
III
IVIII
Tração e frenagem
Ambos sentidos de rotação
Conversor reversível em corrente:Estrutura básica
4Prof. Cassiano Rech
• Três modos de funcionamento:
1. Modo tração
2. Modo frenagem regenerativa
3. Interruptores comutando complementarmente
Vin
S1
L
ECS2
D1
D2
R
5Prof. Cassiano Rech
A chave S2 é mantida permanentemente aberta e S1 comuta ciclicamente
iL
Conversor reversível em corrente:1º Modo – Tração
Vin
S1
L
ECS2
D1
D2
Vin
S1
L
ECS2
D1
D2
1ª ETAPA:
2ª ETAPA:
iL
R
R
6Prof. Cassiano Rech
A chave S1 é mantida permanentemente aberta e S2 comuta ciclicamente
Conversor reversível em corrente:2º Modo – Frenagem regenerativa
1ª ETAPA:
2ª ETAPA:
iL
Vin
S1
L
ECS2
D1
D2
Vin
S1
L
ECS2
D1
D2
iL
R
R
7Prof. Cassiano Rech
As chaves S1 e S2 comutam complementarmente e de modo cíclico
Conversor reversível em corrente:3º Modo – Comando complementar
Corrente “+”: Corrente “-”:
iL
Vin
S1
L
ECS2
D1
D2
Vin
S1
L
ECS2
D1
D2
iL
R
R
iL
Vin
S1
L
ECS2
D1
D2
Vin
S1
L
ECS2
D1
D2
iL
R
R
Conversor reversível em tensão:Estrutura básica
Prof. Cassiano Rech
• Três modos de funcionamento:
1. Modo tração
2. Modo frenagem regenerativa
3. Interruptores comutando simultaneamente
Vin
S1
LEC
S2D1
D2
8
9Prof. Cassiano Rech
S1 ou S2 é mantida fechada e a outra chave comuta ciclicamente
Conversor reversível em tensão:1º Modo – Tração
Vin
S1
EC
S2D1
D2
L
1ª ETAPA:
2ª ETAPA:
iL
Vin
S1
EC
S2D1
D2
L
iL
10Prof. Cassiano Rech
S1 ou S2 é mantida aberta e a outra chave comuta ciclicamente
Conversor reversível em tensão:2º Modo – Frenagem regenerativa
Vin
S1
EC
S2D1
D2
L
1ª ETAPA:
2ª ETAPA:
iL
Vin
S1
EC
S2D1
D2
L
iL
11Prof. Cassiano Rech
As chaves S1 e S2 comutam simultaneamente e de modo cíclico
Conversor reversível em tensão:3º Modo – Comando simultâneo
Tensão “+”D > 0,5
Tensão “-”D < 0,5
Vin
S1
EC
S2D1
D2
L
iL
Vin
S1
EC
S2D1
D2
L
iL
Vin
S1
EC
S2D1
D2
L
iL
Vin
S1
EC
S2D1
D2
L
iL
12Prof. Cassiano Rech
Conversor reversível em tensão:Equacionamento (comando simultâneo)
GANHO ESTÁTICO EM CONDUÇÃO CONTÍNUA
2 1o
in
VD
V
A tensão média na carga é dada por:
1in ino
V DT V D TV
T
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 11
0.8
0.6
0.4
0.2
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
M D( )
D
ONDULAÇÃO DA CORRENTE DE CARGA
Ao final da 1ª etapa (t = ton) io = Imax:
2
1inVI D D
Lf
21inV
I D DLf
max min
in cV EI I DT
L max 2inV
ILf
max 2inV
ILf
Conversor reversível em tensão e corrente: Estrutura básica
Prof. Cassiano Rech
1. Tração: Operação no 1º quadrante
2. Tração: Operação no 3º quadrante
3. Frenagem: Operação no 2º quadrante
4. Frenagem: Operação no 4º quadrante
Vin
S1
LEC
D1
13
S3 D3
S2 D2
S4 D4
iL
+ vo -
Vin
S1
LEC
D1
S3 D3
S2 D2
S4 D4
iL
+ vo -
Vin
S1
LEC
D1
S3 D3
S2 D2
S4 D4
iL
+ vo -
14Prof. Cassiano Rech
S4 é mantida fechada, S2 e S3 são mantidas abertas, e S1 comuta ciclicamente
Conversor reversível em tensão e corrente: Tração (1º quadrante)
1ª ETAPA: 2ª ETAPA:
Tensão média positiva Corrente média positiva
Vin
S1
LEC
D1
S3 D3
S2 D2
S4 D4
iL
+ vo -
Vin
S1
LEC
D1
S3 D3
S2 D2
S4 D4
iL
+ vo -
15Prof. Cassiano Rech
S3 é mantida fechada, S1 e S4 são mantidas abertas, e S2 comuta ciclicamente
Conversor reversível em tensão e corrente: Tração (3º quadrante)
1ª ETAPA: 2ª ETAPA:
Tensão média negativa Corrente média negativa
Vin
S1
LEC
D1
S3 D3
S2 D2
S4 D4
iL
+ vo -
Vin
S1
LEC
D1
S3 D3
S2 D2
S4 D4
iL
+ vo -
16Prof. Cassiano Rech
S3 comuta ciclicamente, enquanto as outras chaves são mantidas abertas
Conversor reversível em tensão e corrente: Frenagem (2º quadrante)
1ª ETAPA: 2ª ETAPA:
Tensão média positiva Corrente média negativa
Vin
S1
LEC
D1
S3 D3
S2 D2
S4 D4
iL
+ vo -
Vin
S1
LEC
D1
S3 D3
S2 D2
S4 D4
iL
+ vo -
17Prof. Cassiano Rech
Conversor reversível em tensão e corrente: Frenagem (4º quadrante)
1ª ETAPA: 2ª ETAPA:
Tensão média negativa Corrente média positiva
S1 comuta ciclicamente, enquanto as outras chaves são mantidas abertas
Bibliografia
18
• Ivo Barbi, “Conversores CC-CC Básicos Não Isolados”.
• Muhammad H. Rashid, “Eletrônica de Potência: Circuitos, Dispositivos e Aplicações”.
• R. W. Erickson, D. Maksimovic, “Fundamentals of Power Electronics”, Second edition.
• José A. Pomilio, “Eletrônica de Potência”, UNICAMP. Disponível em: <http://www.dsce.fee.unicamp.br/~antenor/>.
Prof. Cassiano Rech