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ELETRÔNICA DE POTÊNCIA IELETRÔNICA DE POTÊNCIA I

UNIVERSIDADE DO ESTADO DE SANTA CATARINAUNIVERSIDADE DO ESTADO DE SANTA CATARINACENTRO DE CIÊNCIAS TECNOLÓGICASCENTRO DE CIÊNCIAS TECNOLÓGICAS

DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELÉTRICADEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELÉTRICACURSO DE ENGENHARIA ELÉTRICACURSO DE ENGENHARIA ELÉTRICA

EPO I – Aula 20 – Comando e proteção de tiristores

1

ELETRÔNICA DE POTÊNCIA IELETRÔNICA DE POTÊNCIA IAula 20 Aula 20 –– Comando e proteção de tiristoresComando e proteção de tiristores

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

Circuito de comando de tiristoresCircuito de comando de tiristores

Os circuitos de comando de tiristores, em Os circuitos de comando de tiristores, em malha aberta, são compostos pelos seguintes malha aberta, são compostos pelos seguintes subsub --circuitos:circuitos:

�� Circuito de ataqueCircuito de ataque


2

�� Circuito de ataqueCircuito de ataque

�� Circuito de sincronismo baseado em tensão Circuito de sincronismo baseado em tensão da rededa rede

�� Circuito de geração de pulsosCircuito de geração de pulsos

�� Fonte de alimentação CCFonte de alimentação CC

Prof. Leandro Michels

Circuito de comando de tiristoresCircuito de comando de tiristores


Diagrama de blocos:Diagrama de blocos:

Fonte

Carga

3Prof. Leandro Michels (mod Yales)

Circuito de ataqueCircuito de ataque

Propósito do circuito:Propósito do circuito:

�� Amplificar os pulsos de comando oriundos do Amplificar os pulsos de comando oriundos do estágio de geração de pulsos estágio de geração de pulsos


4

�� Propiciar o isolamento adequado entre o circuito de Propiciar o isolamento adequado entre o circuito de geração de pulsos e o tiristor (nem sempre é geração de pulsos e o tiristor (nem sempre é necessário)necessário)

�� Ter característica de fonte de corrente, pois o Ter característica de fonte de corrente, pois o comando do tiristor é sensível a correntecomando do tiristor é sensível a corrente




Duração dos pulsos de gate:Duração dos pulsos de gate:

�� Com carga resistivas, pulsos curtos (10Com carga resistivas, pulsos curtos (10 µµµµµµµµs) são s) são suficientes para disparar o tiristorsuficientes para disparar o tiristor

�� Para cargas indutivas, a corrente de gate deve ser Para cargas indutivas, a corrente de gate deve ser

5Prof. Leandro Michels

mantida até que a corrente de anodo atinja o valor da mantida até que a corrente de anodo atinja o valor da corrente de retenção Icorrente de retenção I LL

�� Para carga fortemente indutiva, deve ser respeitada Para carga fortemente indutiva, deve ser respeitada a relação:a relação:

LLIt

E∆ ≥



�� Os pulsos de gatilho podem ser pulsos longos ou Os pulsos de gatilho podem ser pulsos longos ou uma seqüência de pulsos curtos (quando o circuito uma seqüência de pulsos curtos (quando o circuito de ataque usa transformador de pulso)de ataque usa transformador de pulso)


v v



v v100V100V100V100V 100V100V 100V100V100V100V 100V100V

Isolação:Isolação:

�� Necessária quando os anodos dos tiristores estão Necessária quando os anodos dos tiristores estão submetidos em algum instante de tempo a tensões submetidos em algum instante de tempo a tensões diferentesdiferentes

7

i1

T1vT1 vT2

vT4vT3

T2

T3 T4

I vL

iL


100V100V

0V0V

i1

T1vT1 vT2

vT4vT3

T2

T3 T4

I vL

iL

100V100V100V100V 100V100V

100V100V0V0V

0V0V

0V0V

100V100V

0V0V 0V0V

100V100V

0V0V

100V100V 100V100V

100V100V 0V0V

0V0V

0V0V

100V100V

0V0V

100V100V

0V0V

TT22 e Te T33 →→ ConduzindoConduzindo TT 11 e Te T44 →→ ConduzindoConduzindo



Isolação:Isolação:

�� Neste exemplo:Neste exemplo:

T1vT1 vT2

T2 i

TT11 e Te T22 →→ Não necessita de Não necessita de isolação dos gates entre siisolação dos gates entre si

TT11 e Te T33 →→ Necessita de Necessita de isolação dos gates entre siisolação dos gates entre si


i1

T1

vT4vT3

T2

T3 T4

I vL

iL isolação dos gates entre siisolação dos gates entre si






�� Circuito típico (isoladoCircuito típico (isolado ))


•• Deve ser usada uma seqüência de pulsos curtos Deve ser usada uma seqüência de pulsos curtos na entradana entrada



�� Circuito típico (isoladoCircuito típico (isolado ))

�� TTpp →→ Transformador de pulso: isolar o sinal de Transformador de pulso: isolar o sinal de comando com tensão três vezes superiores a tensão do comando com tensão três vezes superiores a tensão do tiristor. Empregatiristor. Emprega--se núcleo de ferrite com baixa se núcleo de ferrite com baixa dispersão (existe dispositivo pronto no mercado)dispersão (existe dispositivo pronto no mercado)


dispersão (existe dispositivo pronto no mercado)dispersão (existe dispositivo pronto no mercado)�� DD11, D, Dzz → Desmagnetização do núcleo do → Desmagnetização do núcleo do transformadortransformador�� TT11 → Amplificação de v→ Amplificação de v GG (opera em modo comutado)(opera em modo comutado)�� DD3 3 → Proteção do circuito de comando→ Proteção do circuito de comando�� DD2 2 → Proteção do tiristor contra tensão reversa→ Proteção do tiristor contra tensão reversa

Circuito de geração de pulsosCircuito de geração de pulsos


Principais tipos:Principais tipos:

�� Circuito com comando vertical Circuito com comando vertical → baseado na → baseado na comparação de uma dente de serra (gerada pelo comparação de uma dente de serra (gerada pelo circuito de sincronismo) com uma tensão proporciona l circuito de sincronismo) com uma tensão proporciona l ao ângulo de disparoao ângulo de disparo


ao ângulo de disparoao ângulo de disparo

( ) 0,

1,C R

GC R

v vv t

v v

>= ≤

vRvC

vG



�� Circuito com comando horizontal Circuito com comando horizontal → baseado na → baseado na comparação de uma dente de serra (gerada pelo comparação de uma dente de serra (gerada pelo circuito de sincronismo) com uma tensão proporciona l circuito de sincronismo) com uma tensão proporciona l ao ângulo de disparoao ângulo de disparo


( ) 0, 0

1, 0R

GR

vv t

v

<= ≥

α

vR

vG

α



�� Conversão do pulso longo em uma seqüência de Conversão do pulso longo em uma seqüência de pulsos curtos pulsos curtos → → Operação lógica E do pulso gerado Operação lógica E do pulso gerado com uma forma de onda quadradacom uma forma de onda quadrada


( ) 4 5 Gv t v AND v=

Circuito de sincronismoCircuito de sincronismo


Principais tipos:Principais tipos:

�� Rampa sincronizada por Rampa sincronizada por cruzamento por zero cruzamento por zero → → usado para gerar usado para gerar sincronismo verticalsincronismo vertical

v1

vR


sincronismo verticalsincronismo vertical



�� Circuito de sincronismo verticalCircuito de sincronismo vertical




�� Rampa sincronizada por Rampa sincronizada por comparação da referência comparação da referência retificada e ângulo de disparo retificada e ângulo de disparo → usado para gerar → usado para gerar sincronismo horizontalsincronismo horizontal

v

|v1| vC


vR



�� Circuito de sincronismo horizontalCircuito de sincronismo horizontal




Tensão de referência linearizadaTensão de referência linearizada

�� Compensação do efeito nãoCompensação do efeito não--linear do conversor linear do conversor com relação ao ângulo de disparocom relação ao ângulo de disparo

�� Circuito de disparo Circuito de disparo → relação linear→ relação linear


C

M

V

Vα = π

�� Conversor → relação nãoConversor → relação não--linearlinearExemplo: retificador a tiristor ponte completa:Exemplo: retificador a tiristor ponte completa:

0.9 cosLmed oV V= α



cos0.9

Lmed C

o M

V V

V V

= π

Desta forma a tensão de saída é nãoDesta forma a tensão de saída é não--linear:linear:

É possível se criar uma função de referência É possível se criar uma função de referência


2cos M C

M

V V

V

−α =

É possível se criar uma função de referência É possível se criar uma função de referência linearizada substituindolinearizada substituindo--se a dente de serra por um a se a dente de serra por uma função cossenoidal:função cossenoidal:

2

0.9Lmed M C

o M

V V V

V V

−=



Exemplo:Exemplo:


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