ELETRÔNICA DE POTÊNCIA I Aula 24 – Conversores duais
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EPO I – Aula 24 – Conversores duais UNIVERSIDADE DO ESTADO DE SANTA CATARINA CENTRO DE CIÊNCIAS TECNOLÓGICAS DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELÉTRICA CURSO DE ENGENHARIA ELÉTRICA ELETRÔNICA DE POTÊNCIA I Aula 24 – Conversores duais Prof. Leandro Michels, Dr. Eng. [email protected] 1 EPO I – Aula 24 – Conversores duais Princípio dos conversores duais União de dois retificadores totalmente controlados (operação em dois quadrantes) com o propósito de operar em quatro quadrantes Operação na carga com tensão positiva e negativa e corrente positiva e negativa Aplicação: controle de motores de corrente contínua (aceleração e frenagem com giro nos dois sentidos) 2 Prof. Leandro Michels EPO I – Aula 24 – Conversores duais Princípio dos conversores duais Conversor → 1º e 4º quadrantes Circuito Circuito equivalente Tensão de saída vs. alfa Quadrantes de operação VLmed ≅ 1.17Vo cos ( α ) 3 Prof. Leandro Michels EPO I – Aula 24 – Conversores duais Princípio dos conversores duais Conversor → 2º e 3º quadrantes Circuito Circuito equivalente Tensão de saída vs. alfa Quadrantes de operação VLmed ≅ −1.17Vo cos ( α ) Prof. Leandro Michels 4 EPO I – Aula 24 – Conversores duais Princípio dos conversores duais Conversor → 1º, 2º, 3º e 4º quadrantes Circuito Circuito equivalente Tensão de saída vs. alfa Quadrantes de operação α P + α N = 180o 5 Prof. Leandro Michels EPO I – Aula 24 – Conversores duais Problema da corrente de circulação Problema → os conversores possuem valores médios de tensão iguais, mas valores instantâneos diferentes Diferenças de tensão → existe uma corrente circulante entre os conversores muito alta Solução → reatores de circulação (limita a corrente) 6 Prof. Leandro Michels EPO I – Aula 24 – Conversores duais Princípio de funcionamento Tensão de saída VP + VN VZ = 2 α P + α N = 180o Conversor P passivo e N passivo → α = 90º Conversor P ativo e N passivo → 0o ≤ α < 90º Conversor N ativo e P passivo → 90o < α ≤ 180º 7 Prof. Leandro Michels EPO I – Aula 24 – Conversores duais Princípio de funcionamento Corrente de carga nula → IL = 0 IP = IN = IC ≠ 0 Conversores com corrente de circulação em um só sentido IC IC 8 Prof. Leandro Michels EPO I – Aula 24 – Conversores duais Exemplo Tensão nula → αP=90º, L=1mH 9 Prof. Leandro Michels EPO I – Aula 24 – Conversores duais Exemplo Tensão nula → αP=90º, L=10mH 10 Prof. Leandro Michels EPO I – Aula 24 – Conversores duais Princípio de funcionamento Corrente de carga positiva → IL>0A IP = IL + IC IN = IC Conversores com corrente de circulação em um só sentido IC IL IC IL 11 Prof. Leandro Michels EPO I – Aula 24 – Conversores duais Exemplo Tensão nula → α=90º, L=10mH, IL=10A 12 Prof. Leandro Michels EPO I – Aula 24 – Conversores duais Exemplo Tensão positiva → α=30º, L=10mH, IL=10A 13 Prof. Leandro Michels EPO I – Aula 24 – Conversores duais Exemplo Tensão negativa → α=120º, L=10mH, IL=10A 14 Prof. Leandro Michels EPO I – Aula 24 – Conversores duais Princípio de funcionamento Corrente de carga negativa → IL<0 IP = IC IN = IL + IC Conversores com corrente de circulação em um só sentido IC IL IC IL 15 Prof. Leandro Michels EPO I – Aula 24 – Conversores duais Exemplo Tensão nula → α=90º, L=10mH, IL=-10A 16 Prof. Leandro Michels EPO I – Aula 24 – Conversores duais Exemplo Tensão positiva → α=30º, L=10mH, IL=-10A 17 Prof. Leandro Michels EPO I – Aula 24 – Conversores duais Exemplo Tensão negativa → α=30º, L=10mH, IL=-10A 18 Prof. Leandro Michels EPO I – Aula 24 – Conversores duais Cálculo da corrente de circulação 0o < αP < 60º 3 3 2Vo IC = α P cos ( α P ) − sen ( α P ) ) ( πωL 60o < αP < 90º ⎡⎛ 2 π 2π ⎞ 2π ⎞ ⎤ ⎞ ⎛ ⎛ ⎢⎜ 3 − α P ⎟ cos ⎜ α P − 3 ⎟ − sen ⎜ α P − 3 ⎟ ⎥ 3 3 2Vo ⎢⎝ ⎠ ⎝ ⎠ ⎝ ⎠⎥ IC = πωL ⎢ ⎛ π⎞ ⎛π ⎞ ⎛π ⎞ ⎥ ⎢ + ⎜ α P − ⎟ cos ⎜ − α P ⎟ − sen ⎜ − α P ⎟ ⎥ 3⎠ ⎝3 ⎠ ⎝3 ⎠ ⎦ ⎣ ⎝ Valor máximo I Cmax Prof. Leandro Michels 0.567 2Vo = ωL 19 EPO I – Aula 24 – Conversores duais Corrente de circulação vs. alfa 20 Prof. Leandro Michels EPO I – Aula 24 – Conversores duais Cálculo das harmônicas na carga Amplitude das harmônicas 2mVo ⎛ π ⎞ cos ( ( n − 1) α P ) cos ( ( n + 1) α P ) Vn = sen ⎜ ⎟ − n −1 n +1 π ⎝m⎠ m → número de pulsos de cada grupo (positivo/ negativo) n → ordem da harmônica 21 Prof. Leandro Michels EPO I – Aula 24 – Conversores duais Exemplo - harmônicas Conversor dual de três pulsos 22 Prof. Leandro Michels EPO I – Aula 24 – Conversores duais Estruturas de conversores duais Monofásico – ponto médio Monofásico – ponte completa 23 Prof. Leandro Michels EPO I – Aula 24 – Conversores duais Estruturas de conversores duais Trifásico – ponto médio Trifásico – ponte completa 24 Prof. Leandro Michels EPO I – Aula 24 – Conversores duais Operação sem circulação de corrente Reduz-se os esforços nos semicondutores Evita-se a necessidade dos reatores de interfase 25 Prof. Leandro Michels
