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Tópicos Especiais em Energia Elétrica (Projeto de Inversores e Conversores CC-CC)
Técnicas de Modulação e Pré-regulador
Departamento de Engenharia Elétrica
Técnicas de Modulação e Pré-regulador
Prof. João Américo Vilela
Controle da corrente pela modulação por histerese
20
LI tL
VVin
⋅
−
=1LI tL
Vin
⋅=
Modulação por Histerese
Projeto de Inversores e Conversores CC-CC
Histerese
inferior
Histerese
Modulação por Histerese
Controle da corrente pela modulação por histerese, corrente senoidal
Histerese
superior
Fechar interruptor S
Projeto de Inversores e Conversores CC-CC
Histerese
inferior
Controle da corrente pela modulação por histerese
Modulação por Histerese
Controle da corrente pelamodulação por histerese
Vantagens:- Simplicidade do dispositivode controle;
A corrente oscila dentro de uma faixa,de forma quando alcança o limitesuperior o interruptor abre e quandoalcança o limite inferior o interruptorfecha.
Histerese
superior
Projeto de Inversores e Conversores CC-CC
- Facilidade no projeto doscontroladores;
Desvantagens:- Não opera com frequênciafixa o que exige um filtro maior.
- Frequência varia com a carga
Controle da corrente por valores de picoA corrente aumenta até alcançar o limite superior, nesse instante ointerruptor abre. O interruptor vai fechar novamente após ter completadoum período fixo, assim o chaveamento é com frequência fixa.
Modulação por Valores de Pico
Projeto de Inversores e Conversores CC-CC
Controle da corrente por valoresde pico
Vantagens:- Simplicidade do dispositivo decontrole;
- Opera com frequência fixa;
Modulação por Valores de Pico
Desvantagens:- Pode apresentar instabilidade nochaveamento (variações abruptasda razão cíclica);
- Sem controle do valor médio dacorrente.
Projeto de Inversores e Conversores CC-CC
Controle da corrente por valores médios (PWM)O sinal modulante representa o valor médio da corrente.
Modulação por Valores Médios
Projeto de Inversores e Conversores CC-CC
Controle da corrente pela modulação PWM
Modulação por Valores Médios
Controle da corrente porvalores médios (PWM)
Vantagens:- Controle da corrente por valoresmédio;
Projeto de Inversores e Conversores CC-CC
- Operação em frequência fixa;
Desvantagens:- Complexidade no projeto doscompensadores;
O Pré-regulador Boost tem um comportamento igual ao apresentado naanálise inicial do retificador trifásico.
No conversor Boost, o diodo e ointerruptor fazem o mesmopapel que a chave apresenta nafigura abaixo
Pré-regulador Boost
Projeto de Inversores e Conversores CC-CC
Etapa t1) O interruptor T2 fecha;
1t
2t
t
t1 t2
T
t1
t2
I tV
in⋅=
Corrente no indutor, I
Pré-regulador Boost
T T
Forma de onda obtida com a
operação dos interruptores T1 e T2.
1LaI tL
Vin
⋅=
Etapa t2) O interruptor T2 abre e ointerruptor T1 fecha;
20
LaI tL
VVin
⋅
−
=
Controle da corrente no indutor em função do tempo de condução dosinterruptores.
Pré-regulador Boost
20
LI tL
VVin
⋅
−
=
1LI tL
Vin
⋅=
Projeto de Inversores e Conversores CC-CC
Através da operação do interruptor de forma adequada em alta frequênciaé possível produzir uma corrente com envoltório senoidal.- Essa oscilação em alta frequência da corrente pode ser facilmentefiltrada.
Pré-regulador Boost
Projeto de Inversores e Conversores CC-CC
Pré-regulador Boost (PFC)
- Esse retificador permite o controle datensão no barramento CC;
- Opera com alto fator de potência;
- Permite a alimentação numa ampla faixa
Pré-regulador Boost
Projeto de Inversores e Conversores CC-CC
- Permite a alimentação numa ampla faixade tensão;
- Amplamente utilizado nos retificadoresde baixa potência.
Retificador construído no programa Psim para simulação
Cálculo do
erro da tensão
Compensador
de corrente
Sinal de
referência da
tensão
Pré-regulador Boost
Compensador
de tensão
Sinal de
referência da
corrente
Cálculo do
erro da
corrente
Modulação
PWM
Projeto de Inversores e Conversores CC-CC
Forma de onda da tensão e da corrente na entrada do conversor
Pré-regulador Boost
Projeto de Inversores e Conversores CC-CC
Retificador construído no programa Psim para simulação
Filtro de
entrada
Pré-regulador Boost
Projeto de Inversores e Conversores CC-CC
Forma de onda da tensão e da corrente na entrada do conversor
Pré-regulador Boost
Projeto de Inversores e Conversores CC-CC
Um possível diagrama de controle do retificador monofásico.
Pré-regulador Boost
Projeto de Inversores e Conversores CC-CC
Um possível diagrama de controle do retificador monofásico.
Cálculo do
erro da tensão
Cálculo do
erro da
corrente
Pré-regulador Boost
erro da tensão
Compensador
de tensão
Sinal de
referência da
tensão
corrente
Projeto de Inversores e Conversores CC-CC
Considerando um controle PWM, aamplitude do sinal modulador definea razão cíclica nos interruptores.
Pré-regulador Boost
Projeto de Inversores e Conversores CC-CC
Malha de controle da tensão do barramento CC de um conversor Boost
Pré-regulador Boost
Projeto de Inversores e Conversores CC-CC
