eletrÔnica de potÊncia i aula 24 – conversores duais · princípio dos conversores duais prof....

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1 ELETRÔNICA DE POTÊNCIA I ELETRÔNICA DE POTÊNCIA I Aula 24 Aula 24 Conversores duais Conversores duais UNIVERSIDADE DO ESTADO DE SANTA CATARINA UNIVERSIDADE DO ESTADO DE SANTA CATARINA CENTRO DE CIÊNCIAS TECNOL CENTRO DE CIÊNCIAS TECNOL Ó Ó GICAS GICAS DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA EL DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA EL É É TRICA TRICA CURSO DE ENGENHARIA EL CURSO DE ENGENHARIA EL É É TRICA TRICA Prof. Leandro Michels, Dr. Eng. Prof. Leandro Michels, Dr. Eng. [email protected] [email protected] EPO I – Aula 24 – Conversores duais

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ELETRÔNICA DE POTÊNCIA IELETRÔNICA DE POTÊNCIA IAula 24 Aula 24 –– Conversores duaisConversores duais

UNIVERSIDADE DO ESTADO DE SANTA CATARINAUNIVERSIDADE DO ESTADO DE SANTA CATARINACENTRO DE CIÊNCIAS TECNOLCENTRO DE CIÊNCIAS TECNOLÓÓGICASGICAS

DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELDEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELÉÉTRICATRICACURSO DE ENGENHARIA ELCURSO DE ENGENHARIA ELÉÉTRICATRICA

Prof. Leandro Michels, Dr. Eng.Prof. Leandro Michels, Dr. [email protected]@gmail.com

EPO I – Aula 24 – Conversores duais

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PrincPrincíípio dos conversores duaispio dos conversores duais

Prof. Leandro Michels

EPO I – Aula 24 – Conversores duais

União de dois retificadores totalmente União de dois retificadores totalmente controlados (operacontrolados (operaçção em dois quadrantes) ão em dois quadrantes) com o propcom o propóósito de operar em quatro sito de operar em quatro quadrantesquadrantes

OperaOperaçção na carga com tensão positiva e ão na carga com tensão positiva e negativa e corrente positiva e negativanegativa e corrente positiva e negativa

AplicaAplicaçção: controle de motores de corrente ão: controle de motores de corrente contcontíínua (aceleranua (aceleraçção e frenagem com giro ão e frenagem com giro nos dois sentidos)nos dois sentidos)

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PrincPrincíípio dos conversores duaispio dos conversores duais

Prof. Leandro Michels

EPO I – Aula 24 – Conversores duais

Conversor Conversor →→ 11ºº e 4e 4ºº quadrantesquadrantesCircuitoCircuito Circuito equivalenteCircuito equivalente

Tensão de saTensão de saíída vs. alfada vs. alfa Quadrantes de operaQuadrantes de operaççãoão

( )1.17 cosLmed oV V≅ α

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PrincPrincíípio dos conversores duaispio dos conversores duais

Prof. Leandro Michels

EPO I – Aula 24 – Conversores duais

Conversor Conversor →→ 22ºº e 3e 3ºº quadrantesquadrantesCircuitoCircuito Circuito equivalenteCircuito equivalente

Tensão de saTensão de saíída vs. alfada vs. alfa Quadrantes de operaQuadrantes de operaççãoão

( )1.17 cosLmed oV V≅ − α

5

PrincPrincíípio dos conversores duaispio dos conversores duais

Prof. Leandro Michels

EPO I – Aula 24 – Conversores duais

Conversor Conversor →→ 11ºº, 2, 2ºº, 3, 3ºº e 4e 4ºº quadrantesquadrantesCircuitoCircuito Circuito equivalenteCircuito equivalente

Tensão de saTensão de saíída vs. alfada vs. alfa Quadrantes de operaQuadrantes de operaççãoão

180oP Nα +α =

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Problema da corrente de circulaProblema da corrente de circulaççãoão

Prof. Leandro Michels

EPO I – Aula 24 – Conversores duais

Problema Problema →→ os conversores possuem valores os conversores possuem valores mméédios de tensão iguais, mas valores instantâneos dios de tensão iguais, mas valores instantâneos diferentesdiferentes

DiferenDiferençças de tensão as de tensão →→ existe uma corrente existe uma corrente circulante entre os conversores muito altacirculante entre os conversores muito alta

SoluSoluçção ão →→ reatores de circulareatores de circulaçção (limita a corrente)ão (limita a corrente)

7Prof. Leandro Michels

EPO I – Aula 24 – Conversores duais

Tensão de saTensão de saíídada

PrincPrincíípio de funcionamentopio de funcionamento

2P N

ZV VV +

= 180oP Nα +α =

Conversor P ativo e N passivo Conversor P ativo e N passivo →→ 00oo ≤≤ αα < 90< 90ºº

Conversor N ativo e P passivo Conversor N ativo e P passivo →→ 9090oo < < αα ≤≤ 180180ºº

Conversor P passivo e N passivo Conversor P passivo e N passivo →→ αα = 90= 90ºº

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PrincPrincíípio de funcionamentopio de funcionamento

Prof. Leandro Michels

EPO I – Aula 24 – Conversores duais

Corrente de carga nula Corrente de carga nula →→ IILL = 0= 0

IIPP = = IINN = = IICC ≠≠ 00

Conversores com corrente de circulaConversores com corrente de circulaçção em um são em um sóósentidosentido

IICC IICC

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ExemploExemplo

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EPO I – Aula 24 – Conversores duais

Tensão nula Tensão nula →→ ααPP==9090ºº, L=1mH, L=1mH

10Prof. Leandro Michels

EPO I – Aula 24 – Conversores duais

Tensão nula Tensão nula →→ ααPP==9090ºº, L=10mH, L=10mH

ExemploExemplo

11Prof. Leandro Michels

EPO I – Aula 24 – Conversores duais

IIPP = I= ILL + I+ ICC IINN = I= ICC

Conversores com corrente de circulaConversores com corrente de circulaçção em um são em um sóósentidosentido

IICC IICC

IILL IILL

PrincPrincíípio de funcionamentopio de funcionamento

Corrente de carga positiva Corrente de carga positiva →→ IILL>0A >0A

12Prof. Leandro Michels

EPO I – Aula 24 – Conversores duais

ExemploExemplo

Tensão nula Tensão nula →→ αα==9090ºº, L=10mH, I, L=10mH, ILL=10A=10A

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ExemploExemplo

Prof. Leandro Michels

EPO I – Aula 24 – Conversores duais

Tensão positiva Tensão positiva →→ αα==3030ºº, L=10mH, I, L=10mH, ILL=10A=10A

14Prof. Leandro Michels

EPO I – Aula 24 – Conversores duais

ExemploExemplo

Tensão negativa Tensão negativa →→ αα==120120ºº, L=10mH, I, L=10mH, ILL=10A=10A

15Prof. Leandro Michels

EPO I – Aula 24 – Conversores duais

IIPP = I= ICC IINN = I= ILL + I+ ICC

Conversores com corrente de circulaConversores com corrente de circulaçção em um são em um sóósentidosentido

IICC IICC

IILL

PrincPrincíípio de funcionamentopio de funcionamento

IILL

Corrente de carga negativa Corrente de carga negativa →→ IILL<0<0

16Prof. Leandro Michels

EPO I – Aula 24 – Conversores duais

ExemploExemplo

Tensão nula Tensão nula →→ αα==9090ºº, L=10mH, I, L=10mH, ILL==--10A10A

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ExemploExemplo

Prof. Leandro Michels

EPO I – Aula 24 – Conversores duais

Tensão positiva Tensão positiva →→ αα==3030ºº, L=10mH, I, L=10mH, ILL==--10A10A

18Prof. Leandro Michels

EPO I – Aula 24 – Conversores duais

ExemploExemplo

Tensão negativa Tensão negativa →→ αα==3030ºº, L=10mH, I, L=10mH, ILL==--10A10A

19Prof. Leandro Michels

EPO I – Aula 24 – Conversores duais

CCáálculo da corrente de circulalculo da corrente de circulaççãoão

00oo < < ααPP < 60< 60ºº

( ) ( )( )3 3 2 cos senoC P P P

VIL

= α α − απω

6060oo < < ααPP < 90< 90ºº2 2 2cos sen3 3 33 3 2

cos sen3 3 3

P P Po

C

P P P

VIL

⎡ π π π ⎤⎛ ⎞ ⎛ ⎞ ⎛ ⎞−α α − − α −⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎜ ⎟⎢ ⎥⎝ ⎠ ⎝ ⎠ ⎝ ⎠⎢ ⎥=⎢ ⎥πω π π π⎛ ⎞ ⎛ ⎞ ⎛ ⎞+ α − −α − −α⎢ ⎥⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎜ ⎟

⎝ ⎠ ⎝ ⎠ ⎝ ⎠⎣ ⎦

Valor mValor mááximoximo

max

0.567 2 oC

VIL

20Prof. Leandro Michels

EPO I – Aula 24 – Conversores duais

Corrente de circulaCorrente de circulaçção vs. alfaão vs. alfa

21Prof. Leandro Michels

EPO I – Aula 24 – Conversores duais

CCáálculo das harmônicas na cargalculo das harmônicas na carga

Amplitude das harmônicas Amplitude das harmônicas

( )( ) ( )( )cos 1 cos 12 sen1 1

P Pon

n nmVVm n n

− α + απ⎛ ⎞= −⎜ ⎟π − +⎝ ⎠

m m →→ nnúúmero de pulsos de cada grupo (positivo/ mero de pulsos de cada grupo (positivo/ negativo) negativo)

n n →→ ordem da harmônicaordem da harmônica

22Prof. Leandro Michels

EPO I – Aula 24 – Conversores duais

Exemplo Exemplo -- harmônicasharmônicas

Conversor dual de três pulsos Conversor dual de três pulsos

23Prof. Leandro Michels

EPO I – Aula 24 – Conversores duais

Estruturas de conversores duaisEstruturas de conversores duaisMonofMonofáásico sico –– ponto mponto méédio dio

MonofMonofáásico sico –– ponte completaponte completa

24Prof. Leandro Michels

EPO I – Aula 24 – Conversores duais

Estruturas de conversores duaisEstruturas de conversores duaisTrifTrifáásico sico –– ponto mponto méédio dio

TrifTrifáásico sico –– ponte completaponte completa

25Prof. Leandro Michels

EPO I – Aula 24 – Conversores duais

OperaOperaçção sem circulaão sem circulaçção de correnteão de corrente

ReduzReduz--se os esforse os esforçços nos semicondutoresos nos semicondutores

EvitaEvita--se a necessidade dos reatores de se a necessidade dos reatores de interfase interfase