TE05107 Cap6 Inversores Vs2005

UNIVERSIDADE FEDERAL DO PAR

CENTRO TECNOLGICO

DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELTRICA E DE COMPUTAO

NOTAS DE AULA

TE05107 Eletrnica de Potncia Prof. Petrnio Vieira Junior

Cap.6. Conversores CC CA

NDICE

6.1. Introduo

6.2. Inversor de Tenso

6.3. Inversor de Corrente

6.4. Estruturas Inversoras de Tenso Monofsicas

6.5. Inversor de Tenso Trifsico

6.6. Modulao de Pulso

6.7. Inversor de Corrente Reversvel em Tenso

6.8. Inversor de Corrente Monofsico

6.9. Estruturas de Inversor de Corrente Trifsico

6.10. Controle de Tenso de Sada nos Inversores

6.11. Controle de Corrente na Sada dos Inversores

6.12. Harmnicas Produzidas por Inversores

6.13. Exemplo de Implementao

6. CONVERSORES CC CA (INVERSORES)

6.1. INTRODUO

Inverso a converso de potncia DC de entrada em potncia AC em uma tenso ou

corrente de sada e freqncia desejada. Os inversores so conversores estticos destinados a

realizar estas converses de corrente ou tenso contnua de entrada em corrente ou tenso

alternada de sada.

O inversor de tenso e aquele cuja tenso de entrada essencialmente constante e

independente da corrente retirada na carga.

O inversor de corrente aquele no qual a corrente da fonte no pode mudar rapidamente.

As formas de onda de sada dos inversores so retilneas e contm harmnicos as quais

podem reduzir a eficincia e desempenho da carga.

A reduo de harmnico pode ser realizada por filtragem ou por modulao PWM.

6.2. INVERSOR DE TENSO O inversor de tenso especfica a tenso na carga, enquanto que a forma de corrente

dependente do tipo de carga. No caso dos tiristores em um inversor de tenso so necessrias

utilizao de tcnicas de comutao forada devido a baixa impedncia de sada das fontes DC.

O controle de tenso pode ser necessrio para manter fixa a tenso de sada, quando a

tenso DC de entrada no bem regulada ou para controle da potncia na carga. Freqncia

varivel de sada pode ser necessrio para controlar a velocidade de um motor AC em conjunto com

o controle de tenso ou corrente.

6.3. INVERSOR DE CORRENTE A corrente da fonte varia lentamente quando alimentado por fontes DC em sries com

indutncias. A magnitude da corrente na carga controlada pela variao da tenso DC de entrada

com uso de grandes indutncias, consequentemente a resposta do inversor na carga lenta. As

tcnicas de comutao foradas para o tiristor no so aplicveis para inversores de corrente, pois a

fonte no uma alimentao DC fixa de baixa impedncia.

182

6.4. ESTRUTURAS INVERSORAS DE TENSO MONOFSICAS

6.4.1. Inversor Monofsico em Ponte A estrutura do inversor de tenso monofsico em ponte alimenta carga resistiva mostrado

na Fig. 6.1.

Fig. 6.1. Inversor monofsico em ponte com carga resistiva.

As chaves S1 e S4 colocadas em paralelo com a fonte compem o chamado brao do

inversor. A operao das chaves de cada brao deve ser simtrica de modo que no acontea um

curto-circuito na ponte de tenso.

Para o perfeito funcionamento da ponte inversora, os sinais de comando de S1 devem ser

iguais aos de S4 ou de S2 iguais aos de S3.

Fig. 6.2. Formas de onda para o inversor monofsico em ponte.

Na Fig. 6.2 quando S1 e S4 conduzem a tenso na carga igual a E e quando S2 e S3

conduzem a tenso -E.

No caso da carga ser indutiva, considerando que as chaves so unidirecionais, diodos de

regenerao sero adicionados, a estrutura (figura 7.1). Na carga com caracterstica indutiva, a

corrente se encontra defasada da tenso e aps a conduo de um par de chaves (por exemplo S1

e S4), os diodos devero conduzir imediatamente, aps a anulao da corrente na carga que as

chaves complementares passaro a conduzir. A Fig. 6.3. ilustra a estrutura para cargas indutivas.

183

Fig. 6.3. Inversor monofsico com carga indutiva.

Supondo S1 e S4 inicialmente fechadas aps suas aberturas simultneas os diodos D2 e D3

passaro a conduzir at que cesse a corrente na carga, aps o trmino da corrente S2 e S3

passaro a conduzir simultaneamente. A Fig. 6.4 ilustra o diagrama de tempo das chaves e dos

diodos.

Fig. 6.4. Formas de onda para o inversor com carga indutiva.

Na Fig. 6.4 so mostradas as formas de onda de sada onde cada dispositivo ligado em

um ngulo de 180 do ciclo da tenso de sada. A corrente na carga iL cresce exponencialmente, se

S1 e S4 esto fechados tem-se:

V Ldidt

i RSL

L= + Eq. 6.1 Quando S1 e S4 so abertas (desligados), S3 e S2 so ligados provocando uma reverso na

tenso da carga.

= +V L didt

i RSL

L Eq. 6.2

A corrente desce exponencialmente at zero devido a conduo de D2 e D3 e S2, S3

polarizados diretamente conduzem.

A tenso de sada uma onda quadrada e tem valor rms de Vs.

Para uma carga RL simples durante o 1 ciclo sem corrente inicial a soluo de Eq. 6.1

iVR

R tLL

S=

1 exp Eq. 6.3

Com condies iniciais, ou seja, para uma corrente inicial I0 a soluo da Eq. 6.1ser:

184

iVR

VR

IR tLL

S S=

0 exp Eq. 6.4

0 t t1 (s) para VL = VS (V)

I0 0 (A) Durante a segunda metade do ciclo ( t1 t t2 ) quando a tenso na carga fica reversa.

iVR

VR

IR tLL

S S= + +

0 exp Eq. 6.5

0 t t2 - t1 (s) para VL = VS (V)

I1 0 (A) Sendo I1 = -I0 , a corrente I1 pode ser encontrada da Eq. 6.4quando, em t = t1 , IL = I1 , temos:

IVR

R tL

R tL

11

1

1

1

1=

+

exp(

exp( Eq. 6.6

Quando a corrente cuja o eixo x em um tempo tx a corrente iL = 0 e tx ser

tLR

I RVx

= ln 1

0

1 Eq. 6.7

A potncia no estado permanente ser dado por:

Pt

V i t dtL S Lt= 1

10

1( ) Eq. 6.8

onde iL(t) dada na Eq. 6.4.

6.4.2. Inversor Monofsico em Meia Ponte uma estrutura alternativa que requer apenas duas chaves e dois diodos de regenerao

alm de um divisor capacitivo, mas que gera uma tenso na carga com valor pico a pico de apenas

E. bastante utilizado para operaes em baixas potncias e altas freqncias.

Seu funcionamento semelhante ao do inversor em ponte.

Fig. 6.5. Inversor monofsico em meia ponte.

185

6.4.3. Inversor Push-Pull

Foi uma das primeiras estruturas empregadas industrialmente para baixas freqncias e

baixas potncias. Utiliza duas chaves e dois diodos gerando uma tenso pico a pico de sada de 2E

mas requer um transformador, com ponto mdio no primrio conforme na Fig. 6.6. Na Fig. 6.7 temos

as formas de onda do funcionamento.

Fig. 6.6. Inversor Push-Pull Fig. 6.7. Formas de onda do inversor Push-Pull

(a) 1a etapa de funcionamento (b) 2a etapa de funcionamento

186

(c) 3a etapa de funcionamento (d) 4a etapa de funcionamento

Fig. 6.8. Etapasa de funcionamento do inversor Push-Pull.

6.5. INVERSOR DE TENSO TRIFSICO A estrutura do inversor trifsico de tenso est representado na Fig. 6.9.

Fig. 6.9. Inversor trifsico de tenso

Onde: S1,2,3,4,5,6 - interruptores comandados

D1,2,3,4,5,6 - diodos de regenerao

E - fonte de alimentao

Z carga

Os interruptores so comandados segundo o diagrama representado na Fig. 6.10. Em cada

instante existem 3 interruptores em conduo, 2 no grupo positivo e 1 no negativo ou vice-versa.

Cada interruptor mantido habilitado por 180o.

187

Fig. 6.10. Diagrama de comando do inversor de tenso trifsico.

Seja as tenses de linha:

V V VRS RO SO= Eq. 6.9 V V VST SO TO= Eq. 6.10 V V VTR TO RO= Eq. 6.11 Seja as seguintes relaes:

V V VRO RN NO= + Eq. 6.12 V V VSO SN NO= + Eq. 6.13 V V VTO TN TO= + Eq. 6.14 Assim;

V V V V V V VRO SO TO RN SN TN NO+ + = + + + 3 Eq. 6.15 Considerando o sistema trifsico simtrico:

V V VRN SN TN+ + = 0 Eq. 6.16 Assim:

= + +V V V VNO RO SO TO3 Eq. 6.17 Substituindo-se a Eq. 6.17 nas equaes Eq. 6.12, Eq. 6.13 e Eq. 6.14, tm-se respectivamente:

V VV V

RN ROSO TO= +2

3 3 Eq. 6.18

V VV V

SN SOTO RO= +2

3 3 Eq. 6.19

V VV V

TN TORO SO= +2

3 3 Eq. 6.20

A representao grfica da obteno da Eq. 6.18, Eq. 6.19 e Eq. 6.20 esto apresentadas

na Fig. 6.11.

188

Fig. 6.11. Tenso de um inversor trifsico.

6.6. MODULAO DE PULSO O controle da freqncia na forma de onda de sada do inversor obtido pela rapidez em que as

chaves permanecem fechadas. Por outro lado a variao da amplitude de sinal na sada obtida

atravs de uma modulao em alta freqncia. Uma maneira de se este tipo de modulao

comparar um sinal de tenso de referncia com sinal de onda triangular simtrico (portadora), cuja

freqncia no mnimo dez vezes maior que a onda de referncia.

6.6.1. Modulao Por Largura de Pulso (MLP)

A modulao por largura de pulso MLP ( ou Pulse Wide Module PWM) possui freqncia

constante e largura de pulso varivel. Pode ser obtida atravs da comparao entre um sinal de

referncia com uma onda tringular (PWM Linear) ou na comparao com uma onda senoidal (PWM

senoidal SPWM).

(a) MODULAO PWM LINEAR

O valor RMS da tenso de sada que uma onda quadrada, pode ser mudado e controlado

pela variao da tenso da fonte CC. Este mtodo apresenta um nmero mltiplo de pulsos iguais

por semiciclo. Isto resulta numa melhora do espectro harmnico de tenso na carga.

189

A largura dos pulsos dada pela comparao de uma forma de onda triangular, com

amplitude fixa VT , com um nvel contnuo, com amplitude varivel VC. A tenso VC controla a tenso

eficaz na carga. A Fig. 6.12 ilustra a modulao PWM Linear.

Fig. 6.12. Modulao PWM linear

(b) MODULAO PWM SENOIDAL

Neste mtodo de comando, os instantes de bloqueio e disparo das chaves do inversor so

dados pela comparao de uma forma de onda senoidal com uma onda triangular. Dois tipos de

modulao PWM senoidal sero apresentadas: PWM a dois nveis e PWM a trs nveis.

(b.1) MODULAO PWM SENOIDAL A DOIS NVEIS

O instantes de bloqueios e disparos das chaves do inversor so obtidos atravs da

comparao de uma onda triangular VT com uma forma de onda de referncia senoidal VR conforme

mostra a figura 7.13. A freqncia fundamental da tenso de sada VR imposta pela freqncia da

tenso VR , com mostra a mesma figura. A amplitude de sada (VL) pode ser regulada atravs da

variao da amplitude da tenso VR , ou variando a amplitude de VT.

190

Fig. 6.13. Gerao de sinais PWM a dois nveis.

Um aumento da freqncia da portadora triangular aumenta o nmero de pulsos de tenso

VL, fazendo que as harmnicas desta tenso passem para uma ordem mais elevada ficando mais

distante da fundamental. Isto facilita a implementao de filtro de sada para retirar a fundamental.

O aumento da freqncia da triangular limitado pela capacidade de comutao dos

semicondutores usados no projeto.

A modulao PWM a dois nveis para ponte monofsica apresenta a caracterstica de

possuir um nico comando para cada duas chaves (S1 e S4 da estrutura mostrada na Fig. 6.1) e

para as outras duas pode ser usada um comando complementar.

Na prtica, entre o comando e seu complementos deve ser introduzido um retardo (tempo

morto) para evitar curto circuito entre as chaves complementares devido a seus tempos de abertura.

(b.2) MODULAO PWM A TRS NVEIS

Na modulao PWM a trs nveis a tenso Vc assume trs nveis distintos +VL , 0 e -VL .

Quando as chaves S1 e S4 estiverem conduzindo, a tenso de sada ser VL = E, quanto S2 e S3

estiverem conduzindo VL = -E e quando S1 e S2 ou S3 e S4 estiverem conduzindo VL=0 (ver Fig.

6.1).

O comando das chaves S2 e S4 so obtidos do resultado da comparao da tenso VT com

uma tenso senoidal de referncia complementar VR.

Na modulao a trs nveis a tenso VL tem o nmero de pulsos duas vezes maior que a

tenso VL da modulao a dois nveis para uma mesma freqncia de comutao das chaves. Com

isso o filtro de sada bem menor na modulao a trs nveis comparado ao que ser usado na

191

modulao a dois nveis para retirar a fundamental. A Fig. 6.14 ilustra a modulao PWM senoidal a

trs nveis.

Fig. 6.14. Gerao de sinais de comando PWM a trs nveis.

6.6.2. Modulao por Densidade de Pulso (MDP) Nesta tcnica a transferncia de energia realizada em pacotes com durao constante,

como pode ser observado na . A quantidade de pacotes transferidos por perodo permite regular a

tenso mdia sobre a carga.

Fig. 6.15. Modulao em densidade de Pulso: sinal modulado e sua componente fundamental

6.6.3. Comparao entre MLP E MDP A diferena na tenso de carga que a MLP oferece um controle de tenso contnuo sobre

a carga enquanto que a MDP varia a tenso da carga em degraus. A MDP utilizada em 192

conversores ressonantes e mais eficiente para uma relao grande entre a freqncia

fundamental e a freqncia de ressonncia. Autores (Pomlio) descrevem que para uma dada

freqncia de ressonncia, o contedo harmnico na sada equivalente ao de um conversor MLP

com freqncia de chaveamento dez vezes menor. Assim, um conversor operando em MDP a

50kHz produz contedo harmnico sobre a carga semelhante a um conversor operando em MLP a

5kHz.

6.7. INVERSOR DE CORRENTE REVERSVEL EM TENSO Os inversores alimentados por fonte de corrente reversvel em tenso so muito

empregados industrialmente no controle de motores de corrente alternada tanto nos sncronos como

nos assncronos (de induo). Isto se deve ao fato de que o princpio de funcionamento torna os

equipamentos mais robustos e conseqentemente mais confiveis, alm disso, permite a

regenerao para a rede com o emprego de um retificador de 2 quadrantes na entrada.

6.8. INVERSOR DE CORRENTE MONOFSICO As etapas de funcionamento de um inversor de corrente monofsico so mostradas na Fig.

6.16.

(a) 1a etapa (b) 2a etapa

(c) 3a etapa (d) 4a etapa

Fig. 6.16. Etapas de funcionamento do inversor de corrente monofsico.

193

1a etapa:

Inicialmente a corrente de carga circula por T1, D1, D2 e T2. A tenso VC1 e VC2 so iguais

entre si e a queda de tenso na carga.

2a etapa:

T3 e T4 so disparados; T1 e T2 bloqueiam instantaneamente. A corrente I circula por T3,

C1, D1, R, L D2, C2 e T4. Os diodos D3 e D4 permanecem bloqueados. Os capacitores se

descarregam com corrente constante, invertem suas polaridades. Quando VC iguala-se a R.I os

diodos D3 e D4 so polarizados diretamente e inicia-se a etapa seguinte.

3a etapa:

Os quatro diodos conduzem simultaneamente. Existe a seguinte relao IC1

+I+IC2

=I. As

tenses dos capacitores crescem e alcanam o seu valor mximo. Quando a tenso nos capacitores

tentam diminuir de valor D1 e D2 se bloqueiam e impedem que esse fenmeno ocorra, por isto os

diodos so conhecidos como diodos de isolamento.

4a etapa:

T3, D3, T4 e D4 conduzem a corrente de carga. O sentido da corrente de carga encontra-se

invertido em relao primeira etapa de funcionamento. As tenses nos capacitores encontram-se

invertidas e so apropriadas para a inverso seguinte.

Os sinais de comando responsveis pelos disparos dos tiristores so mostrados na Fig.

6.17.

Fig. 6.17. Sinais de comando dos tiristores do inversor de corrente monofsico.

194

6.9. ESTRUTURAS DE INVERSOR DE CORRENTE TRIFSICO

6.9.1. Inversor de Corrente Trifsico auto-Seqencial

Fig. 6.18. Conversor indireto de freqncia usando inversor em corrente auto-seqencial.

As duas estruturas de inversor trifsico de corrente a tiristor mais utilizadas so a auto-

seqencial e a usando tiristores auxiliares. O inversor auto-seqencial possui a vantagem de utilizar

somente 6 tiristores. A estrutura do inversor trifsico auto-seqencial mostrada na figura 7.17.

O diagrama mostrando os instantes de disparo dos tiristores do inversor trifsico auto-

seqencial mostrado na Fig. 6.19.

Fig. 6.19. Seqncia de disparos dos tiristores.

A seqncia de disparos dos tiristores e a correspondente corrente na carga podem ser

observadas na Fig. 6.20.

195

Comando dos tiristores Forma de corrente na carga

Fig. 6.20 Pulsos de comando e corrente na carga

As etapas de funcionamento so mostradas na Fig. 6.21.

1a etapa 2a etapa

3a etapa 4a etapa

Fig. 6.21. Etapas de funcionamento do inversor auto-seqncial.

O inversor de corrente do tipo 120o, ou seja, em cada instante apenas dois interruptores

encontram-se em conduo, um no grupo positivo e outro no grupo negativo, como ocorre no

196

retificador trifsico de 6 pulsos. Por este motivo ocorre surtos de sobretenso no instante da

comutao entre as chaves, como mostra a Fig. 6.22.

Fig. 6.22. Picos na tenso de entrada do conversor auto-seqncial.

6.9.2. Inversor de Corrente Trifsico com Tiristores Auxiliares A estrutura do inversor de corrente trifsico co tiristores auxiliares mostrado na Fig. 6.23.

Fig. 6.23. Inversor de corrente trifsico com tiristores auxiliares.

6.9.3. Inversor Trifsico de Corrente Usando transistor de Potncia

A Fig. 6.24 apresenta a estrutura de um inversor trifsico de corrente usando transistor. Esta

estrutura apresenta diodos de roda-livre que elimina as sobretenses.

197

Fig. 6.24. Conversor indireto de freqncia comandado a transistor de potncia.

A utilizao de inversores de corrente usando transistor possibilita inserir um estgio Boost e

assim operar em alta freqncia, como mostrado na Fig. 6.25. A vantagem da utilizao da alta

freqncia o emprego de um indutor de linha (indutor de filtro da Fig. 6.25) de dimenses

reduzidas.

Fig. 6.25. Inversor trifsico de corrente usando um estgio de elevao de tenso.

6.10. CONTROLE DA TENSO DE SADA NOS INVERSORES muito comum necessitarmos que a tenso de sada e/ou freqncia de um inversor seja

variada para que a potncia na carga seja controlada ou no caso de um motor de induo, para

controlar velocidade e torque.

Os mtodos de controle e regulao da tenso dos inversores so efetuadas da seguinte

forma:

- Na entrada do inversor atravs de pulsador ou retificador controlado.

- Dentro do inversor usando mtodos de modulao.

- Na sada do inversor com o uso de gradador.

198

A Fig. 6.26 apresenta uma soluo clssica que um conversor indireto de freqncia.

Observa-se que no estgio de retificao feita a regulao da tenso e no estgio de inverso

realizada a regulao da freqncia. Isto traz a vantagem adicional das suas regulaes serem

independentes. A estrutura do retificador controlado consagrada, porm a estrutura do inversor

pode variar, o que afeta diretamente nas caractersticas externas do equipamento.

Fig. 6.26. Conversor indireto de freqncia.

6.11. CONTROLE DE CORRENTE NA SADA DOS INVERSORES

6.11.1. CONTROLE POR HISTERESE DE CORRENTE A estratgia de controle consiste em estabelecer limites de corrente na sada do inversor

onde a largura de pulso varia conforme estes os valores extremos so atingidos, como pode ser

observado na Fig. 6.27.

Os valores instantneos da corrente, em regime, so mantidos nos limites de uma faixa e o

conversor comporta-se como fonte de corrente.

Fig. 6.27. Corrente na carga e PWM no Controle de corrente por histerese

O pulso de comando pode ser obtido atravs de um comparador com histerese, atuando a

partir da realimentao do valor instantneo da corrente, como pode ser mostrado na Fig. 6.28.

199

possvel operar com freqncia fixa (PWM) se for adicionada ao sinal de entrada do

comparador uma onda triangular com inclinao maior do que as do sinal da corrente de

realimentao.

Fig. 6.28. Esquemtico do controle por histerese

Sinais de controle por histerese obtidos por simulao numrica podem ser observadas na

Fig. 6.29.

(a) Sinal PWM (b) Entrada do comparador com histerese

Fig. 6.29. Sinais no controle de corrente por histerese

6.12. HARMNICAS PRODUZIDAS POR INVERSORES O espectro harmnico produzido por inversores varia conforme a estrutura empregada (forma de

onda de sada) e do modo que os pulsos de comando para as chaves so produzidos. A seguir so

apresentadas estruturas que exemplificam esta afirmao.

6.12.1. Inversor Monofsico de Onda Quase Quadrada O inversor de onda quadrada pode ter seu espectro harmnico melhoredo pelo uso do inversor de

onda quase quadrada. A forma de onda a tenso e espectro harmnico deste inversor pode, ser

verificados na Fig. 6.30. Uma maneira de se obter os intervalos de tenso nulas manter, aps

200

cada etapa de funcionamento do inversor mostrado na Fig. 6.3, somente uma das chaves

conduzindo, como pode ser observado na Fig. 6.30.

Fig. 6.30. Forma de onda e espectro harmnico do inversor monofsico de onda quase quadrada.

6.12.2. Inversor Operando com PWM a Dois Nveis Para sada de um inversor de tenso operando com MLP a dois nveis e freqncia fixa

mostrada na Fig. 6.31 pode-se obter, por simulao numrica, um espectro harmnico que pode ser


Fig. 6.31. Forma de onda da tenso e corrente na carga para inversor operando em PWM de dois nveis.

Fig. 6.32. Espectro do contedo harmnico com inversor operando com PWM a dois nveis

201

6.12.3. Inversor Operando com PWM a Trs Nveis Para sada de um inversor de tenso operando com MLP a trs nveis e freqncia fixa

mostrada na Fig. 6.33 pode-se obter, por simulao numrica, um espectro harmnico que pode ser


Fig. 6.33. Forma de onda da tenso e corrente na carga para inversor operando em PWM de trs nveis.

Fig. 6.34. Espectro do contedo harmnico com inversor operando com PWM a dois nveis

6.12.4. Modulao Mltinvel

Um modo de operao ou topologia que permite reduzir a produo de harmnicas

utilizando associao de inversores monofsicos operando com forma de onda quase quadrada de

forma a procurar reproduzir uma senide na sada conforme pode ser mostrado na Fig. 6.35.

202

Fig. 6.35. Diagrama esquemtico de um inversor multinvel

Considerando uma forma de onda de corrente na sada, mostrada na Fig. 6.36(a) que a distoro

harmnica reduzida, apesar de ainda serem observados componentes em baixa freqncia.

(a) Forma de onda da corrente de sada

(b) Espectro harmnico

Fig. 6.36. Forma de onda da corrente e espectro harmnico de um inversor multinvel

Os filtros para reduo do TDH so de baixa freqncia porm podem ser de reduzida potncia j

que as amplitudes das harmnicas so pequenas. Aumentando-se o nmero de pulsos as primeiras

harmnicas surgiro em freqncias mais elevadas. No caso de Nveis as componentes sero de

freqncias mltiplas de (2N1).

203

6.12.5. Harmnicas Produzaidas Na Modulao para Controle por Histerese Para sada de um inversor de corrente controlado por histerese de corrente cuja forma de

onda da corrente na carga mostrada na Fig. 6.37(a) pode-se obter, por simulao numrica, um

espectro harmnico que pode ser observado na Fig. 6.37(b).

(a) Corrente no controle por histerese (b) Contedo harmnico da tenso na carga

Fig. 6.37. Harmnicos produzidos na modulao de pulsos no controle por histerese da correntes

6.13. EXEMPLO DE IMPLEMENTAO Neste seo ser mostrada a implementao de um inversor trifsico utilizando IGBTs, com

comando de porta em circuito integrado, alimentando uma carga resistiva na configurao estrela,

conforme diagrama apresentado na Fig. 6.38, e esquema do circuito mostrado na Fig. 6.39.

Fig. 6.38. Diagrama em bloco do inversor trifsico.

Neste esquema observa-se que na composio do circuito de comando de porta dos IGBTs existe

um circuito oscilador, implementado com o CI 555, que estabelece a freqncia de sada do

inversor, um circuito defasador, implementado com o CI 74175N, que gera os sinais defasados de

120o entre si para cada grupo de IGBTs (positivo e negativo), e o circuito integrado de acionamento

de porta IR2132, que condiciona os sinais de acionamento das portas dos IGBTs.

204

Fig. 6.39.

Esquema Eltrico de um Inversor trifsico utilizando 06 IGBTs.

Uma caracterstica importante nesses sinais de sada do circuito de comando que deve

haver uma defasagem de 180o entre os sinais de comando dos IGBTs do mesmo brao do inversor,

para evitar a ocorrncia de um curto circuito na fonte. Na Fig. 6.40 esto mostradas as formas de

onda obtidas na tela de um osciloscpio para dois IGBTs do mesmo brao.

Fig. 6.40. Sinal de comando da porta (gate) para dois IGBTs do mesmo brao do inversor.

A Fig. 6.41 mostra os sinais de tenso fase/neutro obtidos no estgio de sada do circuito de

potncia numa carga resistiva na configurao Y, onde observa-se os sinais defasados de 120

205

Fig. 6.41. Formas de onda das tenses fase/neutro obtidas numa carga resistiva emY.

A Fig. 6.42 mostra os sinais tenso de linha obtidos no estgio de sada do circuito de

potncia, onde observa-se tambm que os sinais esto defasados de 120o.

Fig. 6.42 Formas de onda das tenses de linha obtidas numa carga resistiva em Y.

206

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