Retificador com Filtro Capacitivo e Correções do Retificador com

Universidade do Estado de Santa Catarina – UDESC
Laboratório de Eletrônica de Potência - LEPO
Retificador com Filtro Capacitivo e
Correções do Retificador com Filtro
Capacitivo com Indutor a Jusante e a
Montante
Alessandro Luiz Batschauer
Circuito Proposto
D1
D3
C
Vac
D2
D4
R
Formas de Onda
400V
Vin
0V
-400V
20A
Iin
0A
-20A
400W
Pin
300W
200W
166ms 168ms
172ms
176ms
180ms
184ms
188ms
192ms
Análise Harmônica
Gráfico do Espectro Harmônico da Corrente de Entrada para uma
Rede Ideal
100,000
90,000
80,000
70,000
60,000
In/I1 50,000
40,000
30,000
20,000
10,000
0,000
1
5
9
13
17
21
25
29
33
Ordem das Harmônicas
37
41
45
49
Circuito Proposto para Correção
Correção do retificador com filtro capacitivo
utilizando indutor a montante
L
D1
D3
C
Vac
D2
D4
R
Metodologia de Projeto
Especificações Iniciais
Iniciais::
Vin_ef
frede
Vo
Po
-
Tensão eficaz de entrada;
Freqüência da rede de alimentação;
Tensão de saída;
Potência de saída;
Metodologia de Projeto
Parametrizações Adotadas:
Adotadas:
FV =
I CC − med
Io =
Vo
2 .Vin −ef
2 .Vin −ef
= 2
π . f rede .L
Po
2 .Vin −ef .FV
- Fator de tensão;
- Corrente Média de Curto Circuito;
- Corrente de Saída;
Metodologia de Projeto
Parametrizações Adotadas:
Adotadas:
Ln =
Ro
L
, Lo = LFV =0,9
Lo
(
=
2 .Vin −ef .FV
Po
)
- Indutância Normalizada;
2
- Resistência de Carga;
Metodologia de Projeto
Calcular o fator de tensão desejado e obter a
indutância parametrizada no ábaco.
1,0
0,9
0,8
FV
0,7
0,6
0,5
1,E-03
1,E-02
1,E-01
1,E+00
Ln
1,E+01
1,E+02
Metodologia de Projeto
Verificar o fator de potência obtido
0,80
0,75
0,70
0,65
0,60
FP 0,55
0,50
0,45
0,40
0,35
0,30
1,E-03
1,E-02
1,E-01
1,E+00
Ln
1,E+01
1,E+02
Metodologia de Projeto
Verificar a defasagem entre a fundamental de corrente
e a tensão
60
50
40
30
Fi
20
10
0
-10
1,E-03
1,E-02
1,E-01
1,E+00
Ln
1,E+01
1,E+02
Metodologia de Projeto
Verificar a Taxa de Distorção Harmônica de corrente
300
250
200
TDH 150
100
50
0
1,E-03
1,E-02
1,E-01
1,E+00
Ln
1,E+01
1,E+02
Metodologia de Projeto
Obter o valor da relação entre a corrente média de
saída e a corrente média de saída com a carga em
curto circuito
1,00
0,95
0,90
0,85
0,80
FV 0,75
0,70
0,65
0,60
0,55
0,50
1,E-05
1,E-04
1,E-03
1,E-02
Io/Icc-med
1,E-01
1,E+00
Exemplo de projeto
Especificações Iniciais
Iniciais::
Vin_ef = 110V - Tensão eficaz de entrada;
frede = 50Hz - Freqüência da rede de alimentação;
Vo = 130V - Tensão de saída;
Po = 500W - Potência de saída;
Metodologia de Projeto
Cálculo do Fator de tensão
tensão::
FV =
Vo
130
=
= 0,8357
2 .Vin −ef
2 .110
1,0
0,9
0,8
FV
0,7
0,6
0,5
1,E-03
1,E-02
1,E-01
1,E+00
1,E+01
1,E+02
Ln
L = 2,5 ⋅Valor da indutância parametrizada
Metodologia de Projeto
Fator de potência obtido = 0,76
0,80
0,75
0,70
0,65
0,60
FP 0,55
0,50
0,45
0,40
0,35
0,30
1,E-03
1,E-02
1,E-01
1,E+00
Ln
1,E+01
1,E+02
Metodologia de Projeto
Defasagem entre a fundamental de corrente e a tensão
27° (32,4° simulação)
60
50
40
30
Fi
20
10
0
-10
1,E-03
1,E-02
1,E-01
1,E+00
Ln
1,E+01
1,E+02
Metodologia de Projeto
Verificar a Taxa de Distorção Harmônica de Corrente
60%
300
250
200
TDH 150
100
50
0
1,E-03
1,E-02
1,E-01
1,E+00
Ln
1,E+01
1,E+02
Metodologia de Projeto
Valor da relação entre a corrente média de saída e a
corrente média de saída com a carga em curto
circuito = 0,06
1,00
0,95
0,90
0,85
0,80
FV 0,75
0,70
0,65
0,60
0,55
0,50
1,E-05
1,E-04
1,E-03
1,E-02
Io/Icc-med
1,E-01
1,E+00
Metodologia de Projeto
Desfazendo as parametrizações, tem
tem--se:
se:
Po
500
Io =
=
= 3,8460 A
2 .Vin −ef .FV
2 .110.0,8357
Io
I CC − med
= 0, 06
Portanto::
Portanto
I CC − med =
Io
0, 06
= 3,8460
0, 06
= 64,1004 A
Metodologia de Projeto
Pode-se obter a indutância parametrizada através da
Podeexpressão::
expressão
2 .Vin −ef
2 .110
L= 2
= 2
= 4,9179mH
.
.
.
.
π f rede I CC − med π 50 64,1004
Resultados de Simulação
140V
135V
131,944V
Tensão média de saída
130V
Vout
125V
200
Vin
0
Iin*10
-200
450ms
455ms
460ms
465ms
470ms
475ms
Tempo
480ms
485ms
490ms
495ms
500ms
Resultados de Simulação
Teórico
Simulação
FV
0,835
0,851
THD
60%
65%
φ
27°
27°
23,8
23,8°°
FP
0,764
0,767
Resultados de Simulação
Gráfico do Espectro Harmônico das Correntes de Entrada
100,000
90,000
80,000
70,000
Valor da Corrente em
Porcentagem da
Fundamental
60,000
50,000
40,000
30,000
20,000
10,000
0,000
3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49
Fonte com Indutor a montante
Fonte sem correção
Ordem das Harmônicas