Roteiro Lab 08

Aula LAB 08 – Laboratório de conversores cc-ca (inversores)
CENTRO FEDERAL DE EDUCAÇÃO TECNOLÓGICA DE SANTA CATARINA
DEPARTAMENTO DE ELETRÔNICA
Conversores Estáticos (ELP - 20306)
AULA LAB 08
LABORATÓRIO DE CONVERSORES CC-CA (INVERSORES)
1
INTRODUÇÃO
Esta aula de laboratório tem por objetivo consolidar os conhecimentos obtidos nas
aulas teóricas referentes ao estudo de conversores CC-CA, ou inversores de tensão, quanto a
seu funcionamento e sua modulação. Para tanto, o conversor com seu circuito de comando e
controle será montado em matriz de contatos no laboratório de eletrônica de potência do
laboratório.
Em síntese, objetiva-se:
• Entender o funcionamento da modulação PWM dois níveis;
• Montar e ensaiar o circuito de comando de um inversor;
• Entender o funcionamento de circuitos de comando empregando o conceito
de Bootstrap;
• Montar e ensaiar circuitos de comando utilizando o conceito de Bootstrap;
• Montar e ensaiar um conversor cc-cc bidirecional;
• Entender o funcionamento de inversores de tensão;
• Montar e ensaiar inversores de tensão meia ponte e ponte completa.
2
CIRCUITO DE COMANDO
Estágio de geração dos sinais
Monte o circuito mostrado na figura 1 e verifique seu correto funcionamento.
Verifique também a variação da razão cíclica conforme o ajuste do potenciômetro.
15V
15
13
12
9
10kΩ
11
P1
16
14
1
2
10
6
7
8
10kΩ
1N4148
10kΩ
100nF
100kΩ
10kΩ
Figura 1 – Circuito de geração dos sinais de comando do conversor.
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Estágio de lógica, inversão dos sinais gerados
Monte o circuito mostrado na figura 2 e verifique seu correto funcionamento.
Verifique se conforme a razão cíclica é ajustada no primeiro circuito, os sinais gerados pelos
transistores possuem amplitude e fase corretas.
15V
1kΩ
2N2222
P1
P2
15V
10kΩ
1kΩ
P3
2N2222
10kΩ
Figura 2 – Circuito de inversão dos sinais gerados.
Estágio acionamento (Bootstrap)
Monte o circuito de acionamento mostrado na figura 3.
Para verificar o funcionamento do mesmo é necessário incorporar o estágio de
potência. Por isso, apenas emule um estágio de potência conforme mostrado na figura em
destaque.
Verifique se os sinais nos gatilhos dos interruptores estão corretos e apresentam o
tempo morto necessário.
Após os devidos ajustes e acertos realizados no circuito da figura 3, monte e verifique
o funcionamento do circuito da figura 4.
15V
15V
MUR160
100nF
10μF
10μF
1
IR2111
P2
1kΩ
100nF
IRF460
8
6
Médio
7
2
HO
4
3
39Ω
LO
Figura 3 – Circuito de comando Bootstrap para o primeiro braço.
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15V
15V
MUR160
100nF
10μF
10μF
1
IR2111
IRF460
8
6
Médio
7
2
P3
1kΩ
100nF
HO
4
3
LO
39Ω
Figura 4 – Circuito de comando Bootstrap para o segundo braço.
3
ESTÁGIO DE POTÊNCIA
Conversor cc-cc bidirecional simples
Altere o estágio de potência do circuito mostrado na figura 3, conforme mostrado na
figura 5.
Verifique o funcionamento do mesmo, observando a forma de onda da tensão sobre o
resistor de carga.
IRF540
HO
20V
Médio
2200μF
100nF
IRF540
LO
33Ω
10W
Figura 5 – Conversor cc-cc bidirecional.
Inversor meia ponte
Modifique o circuito da figura 5, inserindo um divisor capacitivo, conforme mostrado
na figura.
Verifique o funcionamento do circuito, observando a forma de onda da tensão sobre o
resistor de carga. Note que neste caso a forma de onda apresenta dois níveis.
Os resistores em paralelo com os capacitores têm a finalidade de auxiliar no equilíbrio
das tensões nos mesmos, ou seja, permitir que a tensão sobre cada capacitor seja a metade da
tensão da fonte de alimentação do estágio de potência.
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IRF540
HO
2200μF
10kΩ
33Ω
10W
20V
Médio
100nF
IRF540
LO
10kΩ
2200μF
Figura 6 – Inversor meia ponte.
Inversor ponte completa
Novamente, modifique o circuito de potência da figura 6, inserindo mais dois
interruptores e conecte os mesmos ao respectivo circuito de acionamento Bootstrap.
Verifique o funcionamento do mesmo, observando a forma de onda da tensão sobre o
resistor de carga.
Altere a freqüência de comutação do circuito para um valor próximo de 60 Hz e
verifique a forma de onda da tensão na carga. Neste caso se tem a implementação de um
inversor denominado de inversor onda quadrada.
IRF540
IRF540
HO
HO
33Ω
20V
A 10W
Médio
2200μF
B
Médio
100nF
IRF540
IRF540
LO
LO
Meia ponte 1
Bootstrap 1
Meia ponte 2
Bootstrap 2
Figura 7 – Inversor ponte completa.
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