conversor elevador (boost) - udesc · seja ∆∆∆∆vc a ondulação da tensão no capacitor,...

16
No conversor boost, a tensão média de saída é maior que a tensão de entrada. Condução contínua Condução descontínua 1 Conversor elevador (boost): Estudar capítulo 3 do livro texto: Conversores CC-CC básicos não isolados, Barbi, I.

Upload: vukiet

Post on 14-Feb-2019

219 views

Category:

Documents


1 download

TRANSCRIPT

Page 1: Conversor elevador (boost) - UDESC · Seja ∆∆∆∆Vc a ondulação da tensão no capacitor, que é igual à ondulação da tensão na saída do conversor ∆∆∆∆V o , uma

• No conversor boost, a tensão média de saída é maior que a tensão de entrada.

� Condução contínua

� Condução descontínua

1

Conversor elevador (boost):

Estudar capítulo 3 do livro texto:

Conversores CC-CC básicos não isolados, Barbi, I.

Page 2: Conversor elevador (boost) - UDESC · Seja ∆∆∆∆Vc a ondulação da tensão no capacitor, que é igual à ondulação da tensão na saída do conversor ∆∆∆∆V o , uma

Conversor elevador (boost):

Estrutura básica

2

• Diferentes representações do conversor boost

iL io

Vin S

D

R

L

+

Vo

_

C

iD

iS

Vin S

DL iL iD

Vo

iS

S

D

IL

iD

Vo

iSFazer para CCM:

Etapas de operação

Formas de onda

Page 3: Conversor elevador (boost) - UDESC · Seja ∆∆∆∆Vc a ondulação da tensão no capacitor, que é igual à ondulação da tensão na saída do conversor ∆∆∆∆V o , uma

Conversor elevador (boost):

Estrutura básica

3

Fazer para CCM:

Etapas de operação

Formas de onda

Page 4: Conversor elevador (boost) - UDESC · Seja ∆∆∆∆Vc a ondulação da tensão no capacitor, que é igual à ondulação da tensão na saída do conversor ∆∆∆∆V o , uma

4Prof. Cassiano Rech

Conversor elevador (boost):

Condução contínua

1ª ETAPA: Carga do indutor0 ≤ t ≤ ton

Lin

diV L

dt= L

in o

diV L V

dt= +

minin

L

Vi I t

L= + max

in oL

V Vi I t

L−= +

Vin S

DL iL iD

Vo

iS

2ª ETAPA: Descarga do indutorton ≤ t ≤ T (0 ≤ t ≤ toff )

L iL iD

Vin S

D

Vo

iS

Page 5: Conversor elevador (boost) - UDESC · Seja ∆∆∆∆Vc a ondulação da tensão no capacitor, que é igual à ondulação da tensão na saída do conversor ∆∆∆∆V o , uma

5Prof. Cassiano Rech

FORMAS DE ONDA

Conversor elevador (boost):

Condução contínua

Page 6: Conversor elevador (boost) - UDESC · Seja ∆∆∆∆Vc a ondulação da tensão no capacitor, que é igual à ondulação da tensão na saída do conversor ∆∆∆∆V o , uma

6Prof. Cassiano Rech

GANHO ESTÁTICO

11

o

in

VV D

=−

Teoricamente, quando D tende à unidade, a tensão de saída tende a um valor infinito

( )( )1 0in in oV DT V V D T+ − − =

Conversor elevador (boost):

Condução contínua

Em regime permanente, o valor médio da tensão no indutor é nulo:

0 0.2 0.4 0.6 0.8 10

1

2

3

4

5

6

7

8

M

D

Page 7: Conversor elevador (boost) - UDESC · Seja ∆∆∆∆Vc a ondulação da tensão no capacitor, que é igual à ondulação da tensão na saída do conversor ∆∆∆∆V o , uma

7Prof. Cassiano Rech

CORRENTES MÉDIA E EFICAZ NO INTERRUPTOR E NO DIODO

S inI DI=

Corrente média no interruptor

** Equações válidas para pequenas ondulações de corrente (∆I < 20%ILmed), onde ILmed = Iin

( )s RMS inI D I=Corrente eficaz no interruptor**

( ) 1D RMS inI D I= −Corrente eficaz no diodo**

Conversor elevador (boost):

Condução contínua

( )min max

2S

I I DI

+= ( )1D inI D I= −

Corrente média no diodo

( )( )min max 1

2D

I I DI

+ −=

Page 8: Conversor elevador (boost) - UDESC · Seja ∆∆∆∆Vc a ondulação da tensão no capacitor, que é igual à ondulação da tensão na saída do conversor ∆∆∆∆V o , uma

8Prof. Cassiano Rech

ONDULAÇÃO DA CORRENTE DE ENTRADA

Ao final da 1ª etapa (t = t on) io = Imax:

Conversor elevador (boost):

Condução contínua

inVI D

Lf∆ == +max min

inVI I DT

L

VALORES MÁXIMOS E MÍNIMOS DE CORRENTE

= +−max 1 2

o inI DVI

D Lf

∆= +max 2in

II I

= −−min 1 2

o inI DVI

D Lf

∆= −min 2in

II I

max

inV DL

I f=

Page 9: Conversor elevador (boost) - UDESC · Seja ∆∆∆∆Vc a ondulação da tensão no capacitor, que é igual à ondulação da tensão na saída do conversor ∆∆∆∆V o , uma

9Prof. Cassiano Rech

Conversor elevador (boost):

Condução contínua

Corrente da fonte possui menos ripple(ondulação) do que no caso do conversor Buck

Page 10: Conversor elevador (boost) - UDESC · Seja ∆∆∆∆Vc a ondulação da tensão no capacitor, que é igual à ondulação da tensão na saída do conversor ∆∆∆∆V o , uma

10Prof. Cassiano Rech

DETERMINAÇÃO DO VALOR DO CAPACITOR

Conversor elevador (boost):

Condução contínua

Seja ∆∆∆∆Vc a ondulação da tensão no capacitor, que é igual à ond ulação da tensão na saída do conversor ∆∆∆∆Vo, uma vez que o capacitor é conectado em paralelo com a carga. Durante a primeira etapa o ca pacitor está sendo descarregado pela ação da corrente de carga (I o). Assim:

Dessa forma, pode-se determinar o valor do capacito r por:

=∆

o

C

I DC

V f

Co

on

VI C

t∆=

Page 11: Conversor elevador (boost) - UDESC · Seja ∆∆∆∆Vc a ondulação da tensão no capacitor, que é igual à ondulação da tensão na saída do conversor ∆∆∆∆V o , uma

11Prof. Cassiano Rech

CÁLCULO DA INDUTÂNCIA CRÍTICA

( )1

2in

crito

V D DL L

f I

−≥ =

ou:

Conversor elevador (boost):

Condução contínua

Para garantir a operação em condução contínua, o mí nimo valor da corrente no indutor deve ser maior do que zero. Pode-se determi nar o mínimo valor de indutor que garante esta condição, fazendo-se a corrente mínima igual a zero (condução crítica):

01 2

o inI DVD Lf

= −−

2

2in

crito

V DL L

P f≥ =

Page 12: Conversor elevador (boost) - UDESC · Seja ∆∆∆∆Vc a ondulação da tensão no capacitor, que é igual à ondulação da tensão na saída do conversor ∆∆∆∆V o , uma

Prof. Cassiano Rech

Conversor elevador (boost):

Condução descontínua

Fazer para DCM:

•Etapas de operação

•Formas de ondaVin S

DL iL iD

Vo

iS

Page 13: Conversor elevador (boost) - UDESC · Seja ∆∆∆∆Vc a ondulação da tensão no capacitor, que é igual à ondulação da tensão na saída do conversor ∆∆∆∆V o , uma

13Prof. Cassiano Rech

Se o valor do indutor é menor que L CRIT o conversor boost opera em condução descontínua

Conversor elevador (boost):

Condução descontínua

Vin S

DL iL iD

Vo

iS

Vin S

DL iL iD

Vo

iS

Vin S

D

Vo

iS

L iL

Page 14: Conversor elevador (boost) - UDESC · Seja ∆∆∆∆Vc a ondulação da tensão no capacitor, que é igual à ondulação da tensão na saída do conversor ∆∆∆∆V o , uma

14Prof. Cassiano Rech

GANHO ESTÁTICO EM CONDUÇÃO DESCONTÍNUA

+=o o

in o

V DTs tV t

( )+= = max

2L on o

L méd in

I t tI I

Ts( )= +

2in

in o

V DI DTs t

L

= 2 ino

o

LIt

DV= +

2

12

o in

in s o

V V DV f LI

(*)

(**)

Ganho estáticoem conduçãodescontínua

Em regime permanente, o valor médio da tensão no in dutor é nulo:

( )+ − = 0in in o oV DTs V V t

Além disso, em condução descontínua a corrente médi a no indutor é:

Usando (*) e (**):

= 2 oo

in

LIt

DVou

Conversor elevador (boost):

Condução descontínua

( )+ − = 0in in o oV DTs V V t

Page 15: Conversor elevador (boost) - UDESC · Seja ∆∆∆∆Vc a ondulação da tensão no capacitor, que é igual à ondulação da tensão na saída do conversor ∆∆∆∆V o , uma

15Prof. Cassiano Rech

CARACTERÍSTICA DE SAÍDA

D = 0,8

D = 0,7

D = 0,5

o

in

VV

2o

in

LI

TV

Região de condução

descontínua

Região de condução contínua

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.80

1

2

3

4

5

6

7

8

D = 0,1D = 0,3

Conversor elevador (boost):

Condução descontínua

Page 16: Conversor elevador (boost) - UDESC · Seja ∆∆∆∆Vc a ondulação da tensão no capacitor, que é igual à ondulação da tensão na saída do conversor ∆∆∆∆V o , uma

Bibliografia

16

• Ivo Barbi, “Conversores CC-CC Básicos Não Isolados”.

• Muhammad H. Rashid, “Eletrônica de Potência: Circuitos, Dispositivos e Aplicações”.

• R. W. Erickson, D. Maksimovic, “Fundamentals of Power Electronics”, Second edition.

• José A. Pomilio, “Eletrônica de Potência”, UNICAMP. Disponível em: <http://www.dsce.fee.unicamp.br/~antenor/>.

Prof. Cassiano Rech