Reflexes (J.S. Nobre)O seu irmo est errado?No o empurre mais para o erro falando mal dele, espalhando entre outros os seus erros. Edifique-o com o seu bom exemplo. a melhor maneira de faz-lo enxergar os seus prprios defeitos. Mas faa isso com caridosa discrio, sem que nem ele perceba que voc o tem em vista.Um dia voc saber o bem que praticou, vendo-o correto e passando ao seu lado com um sorriso de humildade e de profundo agradecimento.

Eletrnica de Potncia Introduo Captulo 1 pg. 1 22 do livro texto; Aula 3; Professor: Fernando Soares dos Reis

Sumrio Captulo 11.1 Aplicaes da Eletrnica de Potncia;1.2 Histria da Eletrnica de Potncia;1.3 Dispositivos Semicondutores de Potncia;1.4 Caractersticas de Controle dos Dispositivos de Potncia;1.5 Tipos de Circuitos em Eletrnica de Potncia;1.6 Projeto de Equipamentos de Eletrnica de Potncia;1.7 Efeitos Perifricos;1.8 Mdulos de Potncia;1.9 Mdulos Inteligentes - Smart Power;1.10 Peridicos;Resumo;

1.1 Aplicaes da Eletrnica de PotnciaAcionamentos de Mquinas Eltricas;Controladores Industriais;Combina: Potncia, Eletrnica e Controle;Aplicao da Eletrnica de estado slido para o controle e converso de energia eltrica;Baseia-se no chaveamento dos semiconduto-res de potncia;

Aplicaes da Eletrnica de PotnciaUtiliza semicondutores de potncia e micro-eletrnica;Controle de sistemas de aquecimento;Controle de luminosidade;Controle de mquinas eltricas;Fontes de alimentao;Sistemas de propulso de veculos;

Aplicaes da Eletrnica de PotnciaSistemas de corrente contnua em alta tenso (high voltage direct-current HVDC);Dispositivos/Circui-tos EletrnicosControle Analgico e/ou DigitalEquipamentos de Potncia Estticos/Rotativos

1.2 Histria da Eletrnica de PotnciaIntroduo do retificador a arco de mercrio, em 1900;Retificador de tanque metlico;Retificador em tubo a vcuo de grade controlada;As vlvulas Ignitron e Tiratron;Foram utilizados seqencialmente at: 1950;

1.2 Histria da Eletrnica de PotnciaA primeira revoluo comeou em 1948 com a inveno do transistor de silcio, por Bardeen, Brattain e Schockley da Bell Telephone Laboratories;Em 1956 a Inveno do transistor disparvel PNPN, definido como tiristor ou retificador controlado de silcio ( Silicon Controled Rectifier), pela Bell Tel. Labs.

1.2 Histria da Eletrnica de PotnciaA segunda revoluo comeou em 1958 com o desenvolvimento comercial do tiristor, pela General Electric Company.O desenvolvimento dos novos interruptores e da microeletrnica nos possibilita trabalhar em elevadas potncias com rendimentos cada vez melhores.

1.2 Histria da Eletrnica de PotnciaNos prximos 30 anos a eletrnica de potncia dar forma e condicionar a eletricidade, em algum lugar na linha de transmisso, entre sua gerao e todos os seus usurios.

1.2 Histria da Eletrnica de PotnciaO grande salto desta cincia ocorreu no final dos anos 80 e incio dos 90. Existem hoje no mundo centenas de pesquisadores trabalhando;Aqui na PUCRS existem vrios pesquisadores trabalhando nesta promissora rea o Laborat-rio de Eletrnica de Potncia da PUCRS o LEPUC congrega um grupo de pesquisadores que trabalham nesta rea;

1.2 Histria da Eletrnica de Potncia

1.3 Dispositivos Semicondutores de PotnciaDiodos de Potncia;O SCR (primeiro tiristor);Transistores de juno bipolar (BJTs);MOSFETs de potncia;Transistores Bipolares de porta isolada (IGBTs);Transistores de induo esttica (SITs);

Classificao dos Diodos de PotnciaGenricos, de uso geral, so fornecidos em at 3000 V, 3500 A e tempo de recuperao reversa trr de 10 ms;Alta velocidade ou recuperao rpida, so fornecidos em at 3000 V, 1000 A e valores tpicos de trr de 0,1 e 5,0 ms;Diodos Schottky (very fast) trr da ordem de nano-segundos ;

Caractersticas dos Diodos de PotnciaO diodo conduz quando esta polarizado diretamente, isto , quando a tenso do nodo superior a (tenso) do Ctodo;O bloqueio se da quando a corrente que por ele (diodo) circula se anula;A corrente de fuga aumenta com a faixa de tenso;

Tipos de EncapsulamentosTipo ROSCA ou rosquevel (do ingls stud ou stud-mounted);Tipo DISCO ou encapsulamento prensvel ou disco de hquei (do ingls disk ou press pak ou hockey puck)

Classificao dos tiristores:Tiristor de comutao forada;Tiristor comutado pela rede;Tiristor de desligamento pelo gatilho, GTO;Tiristor de conduo reversa, RCT;Tiristor de induo esttica, SITH;

Tiristor de desligamento pelo gatilho, GTO

Classificao dos tiristores:Tiristor de desligamento auxiliado pelo gatilho, GATT;Retificador controlado de silcio, controlado por luz, LASCR;Tiristores controlados por MOS, MCTs;

Classificao dos tiristores:Os tiristores de comutao natural ou pela rede podem operar at 6000 V e 3500 A;Os tiristores de alta velocidade, neste caso apresentam tempos de desligamento da ordem de 10 a 20 s e valores de tenso de 1200 V e corrente de 2000 A;

Classificao dos tiristores:Os tiristores de conduo reversa RCT e de desligamento auxiliado pelo gatilho GATTs so amplamente utilizados para chaveamen-to em alta velocidade, em especial em apli-caes de trao. Um RCT pode ser conside-rado como um SCR com um diodo em anti-paralelo, 2500 V, 1000 A (400 A em condu-o reversa) e apresentam tempos de cha-veamento da ordem de 40 s.

Classificao dos tiristores:Os GATTs so fornecidos em at 1200 V e 400 A, com uma velocidade de chaveamento de 8 s;Os LASCR, retificadores controlados de silcio controlados por luz so fornecidos em at 6000 V e 1500 A , com uma velocidade de chavea-mento de 200 a 400 s, so apropriados para sistemas de alta potncia HVDC;

Classificao dos tiristores:Os TRIACs so amplamente utilizados no controle de cargas CA de baixa potncia;Os GTOs e os tiristores de induo esttica SITHs so tiristores autodesligveis. So ligados e desligados pela aplicao de um curto pulso positivo e negativo respectiva-mente. Os GTOs so fornecidos em at 4000V e 3000 A;

Classificao dos tiristores:Os SITHs, cujos valores nominais podem ser to altos, como 1200V e 300 A, tm expectativa de aplicao em conversores de mdia potncia, com uma freqncia de vrias centenas de qui-lohertz e alm da faixa de freqncia dos GTOs;Os MCTs podem ser ligados por um pequeno pulso de tenso negativa na porta MOS e vice-versa em relao ao seu nodo, fornecidos em at 1000 V e 100 A, como um GTO pero ...

Caractersticas dos TransistoresOs BJTs, apresentam trs terminais cbe sendo normalmente operados como interruptores na configurao emissor comum devido as suas caractersticas normalmente utilizado em conversores que operam at 1200 V, 400 A e 10 kHz;Os MOSFETs, so utilizados em potncias relativamente baixas, na faixa de 1000 V, 50 A e dezenas de quilohertz;

Caractersticas dos TransistoresOs IGBTs, so transistores de potncia controlados por tenso. Eles so inerentemente mais rpidos que os BJTs, mas no to rpidos quanto os MOSFETs sento fornecidos em at 1200 V, 400 A podendo operar em freqn-cias de at 20 kHz;

Caractersticas dos TransistoresO Transistor de induo esttica SITs similar a um JFET. Possui baixo rudo, baixa distoro e capacidade de potncia em altas freqncias de udio. Sento fornecidos em at 1200 V, 300 A podendo operar em freqncias de at 100 kHz; Usados em udio, VHF/UHF e microondas;

Principais Caractersticas dos Dispositivos de Potncia

Principais Aplicaes dos Dispositivos de Potncia

Caractersticas e Simbologia dos Dispositivos de Potncia

1.4 Caractersticas de Controle dos Dispositivos de PotnciaDisparo e desligamento no-controlado diodos;Disparo controlado e desligamento no-controlado SCR;Disparo e desligamento controlado BJT, MOSFET, GTO, SITH, IGBT, SIT, MCT;Necessidade de sinal contnuo de porta BJT, MOSFET, IGBT, SIT;Necessidade de pulso de gatilho GTO, SCR, MCT;

1.4 Caractersticas de Controle dos Dispositivos de PotnciaCapacidade de suportar tenso bipolar SCR, GTO;Capacidade de suportar tenso unipolar BJT, MOSFET, IGBT, MCT;Capacidade de corrente bidirecional TRIAC, RCT;Capacidade de corrente unidirecional SCR, GTO, BJT, MOSFET, MCT, IGBT, SITH, SIT, diodo;

Caractersticas de Controle dos Dispositivos de Potncia

1.5 Tipos de Circuitos em Eletrnica de PotnciaRetificadores com diodos;Conversores CA-CC (retificadores controlados);Conversores CA-CA (controladores de tenso CA);Conversores CC-CC (choppers);Conversores CC-CA (inversores);Chaves estticas;Os circuitos de eletrnica de potncia podem ser:

1.5 Tipos de Circuitos em Eletrnica de PotnciaUm circuito retificador converte tenso CA em uma tenso CC fixa;Retificadores

1.5 Tipos de Circuitos em Eletrnica de PotnciaO valor mdio da tenso pode ser controlado variando-se o tempo de conduo dos tiristores ou o atraso do ngulo de disparo, .Conversores CA - CC

1.5 Tipos de Circuitos em Eletrnica de PotnciaSo usados para que se possa obter uma tenso CA varivel a partir de uma tenso CA fixa. Atravs do controle do ngulo de disparo, ;Conversores CA - CA

1.5 Tipos de Circuitos em Eletrnica de PotnciaTambm conhecido como chopper ou regulador chaveado. A tenso mdia de sada controlada pela variao do tempo de conduo do transistor, tON. Se T o perodo de operao do conversor, ento tON=DT. Onde D chamado ciclo de trabalho do conversor;

Conversores CC - CC

1.5 Tipos de Circuitos em Eletrnica de PotnciaConversores CC - CC

1.5 Tipos de Circuitos em Eletrnica de PotnciaTambm conhecido como inversor;Conversores CC - CA

1.5 Tipos de Circuitos em Eletrnica de PotnciaComo os dispositivos de potncia podem ser operados como chaves estticas, rels, contatores ou at circuitos de proteo como disjuntores eletrnicos, a alimentao para essas chaves pode ser tanto CA quanto CC e as chaves so chamadas chaves estticas CA ou chaves CC;Chaves Estticas

1.6 Projeto de Equipamentos de Eletrnica de PotnciaProjeto dos circuitos de potncia;Proteo dos dispositivos de potncia;Determinao da estratgia de controle;Projetos dos circuitos lgico e de controle;Pode ser dividido em quatro partes:

1.6 Projeto de Equipamentos de Eletrnica de PotnciaNa anlise e projeto os dispositivos de potncia so considerados ideais, os efeitos parasitas dos diversos elementos, tais como: indutncia de disperso, capacitncias parasitas, resistncias de conduo dos interruptores de potncia e os respectivos tempos de comutao so desprezados;Na construo do circuito real todos estas caracters-ticas devem ser levadas em conta;

1.7 Efeitos PerifricosOs conversores introduzem correntes e tenses harm-nicas no sistema de alimentao e na sua sada. Isso pode causar problemas de distoro da tenso de sada, gerao de harmnicos no sistema de alimentao (rede) e interferncias eletromagnticas em sistemas de comunicao, PC, instrumentao, TV, sinalizao..Estes problemas podem ser minimizados atravs da utilizao de filtros, blindagens e do projeto adequado de todo o circuito de potncia, topologia, placa de CI, controle...

1.7 Efeitos PerifricosFiltro de EntradaConversor de PotnciaFiltro de SadaGerador de Sinal de Controle de ChaveamentoFonte deAlimentaoSada

1.8 Mdulos de PotnciaOferecidos com dois, quatro ou seis dispositivos;Os mdulos oferecem as vantagens de perdas mais baixas no estado de conduo, caractersticas de chaveamento de altas tenses e correntes, e velocida-des maiores que as dos dispositivos convencionais;Alguns mdulos ainda incluem proteo contra transientes e ao circuito de excitao da porta ou gatilho;

1.9 Mdulos Inteligentes - Smart PowerSo o estado da arte em eletrnica de potncia, integrando o mdulo de potncia e o circuito perifrico;O circuito perifrico consiste de uma isolao entrada-sada e interface do sinal com o sistema de alta tenso, um circuito de excitao, um (circuito) de diagnstico e proteo;Os usurios necessitam apenas conectar as fontes de alimentao;

1.10 PeridicosExistem vrios peridicos (revistas) disponveis na Biblioteca Central da PUCRS;IEEE Transactions on Industrial Electronics;IEEE Transactions on Industry Applications;IEEE Transactions on Power Electronics;No LEPUC tambm esto disponveis vrios Anais de Conferncias da rea;

Resumo medida que a tecnologia para dispositivos semicondutores de potncia e circuitos integrados se desenvolve, o potencial para aplicaes da eletrnica de potncia torna-se mais amplo.Existem muitos dispositivos semicondutores de potncia que so fornecidos comercialmente; entretanto, o desenvolvimento neste sentido contnuo.

ResumoOs conversores de energia podem ser classificados como: retificadores, conversores CA-CC, conversores CA-CA, conversores CC-CC, conversores CC-CA e chaves estticas;O projeto de circuitos de eletrnica de potncia requer o desenvolvimento dos circuitos de potncia e controle;As tenses e correntes harmnicas geradas pelos conversores de energia so reduzidos com uma escolha adequada da estratgia de controle;

Estudo DirigidoEm grupos vamos agora responder as questes de reviso propostas;Boa Sorte!