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Eletrônica de Potência

Conversores CC-CC

Prof. Alessandro Batschauer

1 Prof. Janderson Duarte

Conversores CC-CC Não Isolados

• Buck (abaixador)

• Boost (elevador)

• Buck-boost (abaixador-elevador)

• Conversores reversíveis

Reversível em corrente

Reversível em tensão

Reversível em tensão e corrente

2

Quadrantes de operação

3

QUATRO QUADRANTES

Reversibilidade em

tensão e corrente

Vo

Io

I II

IV III

Tração e

frenagem

Ambos sentidos

de rotação

• Estudo do conversor operando como buck ou boost

• Estudo do conversor operando com comandos complementares

Conversor reversível em tensão e

corrente: Estrutura básica

1. Tração: Operação no 1º quadrante

2. Tração: Operação no 3º quadrante

3. Frenagem: Operação no 2º quadrante

4. Frenagem: Operação no 4º quadrante

Vin

S1

L

EC

D1

4

S3 D3

S2 D2

S4 D4

iL

+ vo -


corrente: Operação como buck/boost

• Até duas chaves ativas em cada modo de operação

• Uma comuta em alta frequência

• Outra fica sempre conduzindo

• As demais permanecem bloqueadas

• Vantagens: Menores perdas, ondulação de corrente menor

• Desvantagens: Lógica de comutação mais complexa

Vin

S1 L

EC

D1

5

S3 D3

S2 D2

S4 D4

iL

+ vo -

• Estudo do conversor operando como buck ou boost. Os comandos das

chaves são gerados com base no quadrante de operação


corrente: Operação no 1° Quadrante

S1=1, S2=0, S3=0, S4=1

6

1ª Etapa.

2ª Etapa.

S1=0, S2=0, S3=0, S4=1



S1=0, S2=0, S3=1, S4=0

7

1ª Etapa.

2ª Etapa.

S1=0, S2=0, S3=0, S4=0

8

Conversor reversível em tensão:

Equacionamento (comandos isolados)

GANHO ESTÁTICO EM

CONDUÇÃO CONTÍNUA

o

in

VD

V

A tensão média na carga é dada por:

1in o oV V DT V D

GANHO ESTÁTICO EM


TRAÇÃO

FRENAGEM

1

1o

in

V

V D


1o in oV DT V V D

Portanto, para este conversor com este

comando, pode-se empregar o equacionamento

do conversores buck e boost



S1=0, S2=1, S3=1, S4=0

9

1ª Etapa.

2ª Etapa.

S1=0, S2=0, S3=1, S4=0



S1=1, S2=0, S3=0, S4=0

10

1ª Etapa.

2ª Etapa.

S1=0, S2=0, S3=0, S4=0


corrente: Operação comando simultâneo

• Duas chaves estão ativas em cada modo de operação

• Vantagens: Lógica de comutação simples, transição suave

entre os quadrantes

• Desvantagens: Ondulação de corrente maior

Vin

S1 L

EC

D1

11

S3 D3

S2 D2

S4 D4

iL

+ vo -

• Estudo do conversor operando com comandos complementares. Os

comandos das chaves S1 e S4 são iguais. E os comandos das chaves

S2 e S3 são o complemento das chaves S1 e S4. (comando em X)



D>0,5 – Modo Tração (Vomed > Ec)

12

Vin

Ec

L

S1

S3

D1S2

S4D3

D2

D4

iL

+ -V0

1ª Etapa.

2ª Etapa. Vin

Ec

L

S1

S3

D1S2

S4D3

D2

D4

iL

+ -V0

13

Conversor reversível em tensão:

Equacionamento (comando simultâneo)

GANHO ESTÁTICO EM


2 1o

in

VD

V


1in in

o

V DT V D TV

T

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 1

0.8

0.6

0.4

0.2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

M D ( )

D

ONDULAÇÃO DA CORRENTE

DE CARGA

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

2

1inVI D D

Lf

max min

in cV EI I DT

L max

2inV

ILf



D>0,5 – Modo Frenagem (Vomed < Ec)

14

Vin

Ec

L

S1

S3

D1S2

S4D3

D2

D4

iL

+ -V0

1ª Etapa.

2ª Etapa.

Vin

Ec

L

S1

S3

D1S2

S4D3

D2

D4

iL

+ -V0



D<0,5 – Modo Tração sentido inverso (-Vomed < -Ec)

15

Vin

Ec

L

S1

S3

D1S2

S4D3

D2

D4

iL

+ -V0

1ª Etapa.

2ª Etapa.

Vin

Ec

L

S1

S3

D1S2

S4D3

D2

D4

iL

+ -V0



D<0,5 – Modo Frenagem sentido inverso (-Vomed > -Ec)

16

1ª Etapa.

2ª Etapa.

Vin

Ec

L

S1

S3

D1S2

S4D3

D2

D4

iL

+ -V0

Vin

Ec

L

S1

S3

D1S2

S4D3

D2

D4

iL

+ -V0

Bibliografia

17

• 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/>.

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