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ELETRÔNICA DE POTÊNCIA IELETRÔNICA DE POTÊNCIA IAula 24 – Conversores duaisAula 24 – Conversores duais

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

Prof. Leandro Michels, Dr. Eng.Prof. Leandro Michels, Dr. Eng.leandromichels@gmail.comleandromichels@gmail.com

EPO I – Aula 24 – Conversores duais

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Princípio dos conversores duaisPrincípio dos conversores duais

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União de dois retificadores totalmente União de dois retificadores totalmente controlados (operação em dois quadrantes) controlados (operação em dois quadrantes) com o propósito de operar em quatro com o propósito de operar em quatro quadrantesquadrantes

Operação na carga com tensão positiva e Operação na carga com tensão positiva e negativa e corrente positiva e negativanegativa e corrente positiva e negativa

Aplicação: controle de motores de corrente Aplicação: controle de motores de corrente contínua (aceleração e frenagem com giro contínua (aceleração e frenagem com giro nos dois sentidos)nos dois sentidos)

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Princípio dos conversores duaisPrincípio dos conversores duais

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Conversor Conversor → 1º e 4º quadrantes→ 1º e 4º quadrantesCircuitoCircuito Circuito equivalenteCircuito equivalente

Tensão de saída vs. alfaTensão de saída vs. alfa Quadrantes de operaçãoQuadrantes de operação

( )1.17 cosLmed oV V≅ α

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Princípio dos conversores duaisPrincípio dos conversores duais

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Conversor Conversor → 2º e 3º quadrantes→ 2º e 3º quadrantesCircuitoCircuito Circuito equivalenteCircuito equivalente

Tensão de saída vs. alfaTensão de saída vs. alfa Quadrantes de operaçãoQuadrantes de operação

( )1.17 cosLmed oV V≅ − α

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Princípio dos conversores duaisPrincípio dos conversores duais

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Conversor Conversor → 1º, 2º, 3º e 4º quadrantes→ 1º, 2º, 3º e 4º quadrantesCircuitoCircuito Circuito equivalenteCircuito equivalente

Tensão de saída vs. alfaTensão de saída vs. alfa Quadrantes de operaçãoQuadrantes de operação

180oP Nα + α =

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Problema da corrente de circulaçãoProblema da corrente de circulação

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

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

Solução Solução → reatores de circulação (limita a corrente)→ reatores de circulação (limita a corrente)

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Tensão de saídaTensão de saída

Princípio de funcionamentoPrincípio de funcionamento

2P N

ZV VV += 180oP Nα + α =

Conversor P ativo e N passivo Conversor P ativo e N passivo → 0→ 0oo ≤≤ αα < 90º < 90º

Conversor N ativo e P passivo Conversor N ativo e P passivo → 90→ 90oo < < αα ≤≤ 180º 180º

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

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Princípio de funcionamentoPrincípio de funcionamento

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Corrente de carga nula Corrente de carga nula → I→ ILL = 0 = 0

IIPP = = IINN = = IICC ≠ 0 ≠ 0

Conversores com corrente de circulação em um só Conversores com corrente de circulação em um só sentidosentido

IICC IICC

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ExemploExemplo

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Tensão nula Tensão nula → → ααPP==90º, L=1mH90º, L=1mH

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Tensão nula Tensão nula → → ααPP==90º, L=10mH90º, L=10mH

ExemploExemplo

11Prof. Leandro Michels

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

Conversores com corrente de circulação em um só Conversores com corrente de circulação em um só sentidosentido

IICC IICC

IILL IILL

Princípio de funcionamentoPrincípio de funcionamento Corrente de carga positiva Corrente de carga positiva → I→ ILL>0A >0A

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ExemploExemplo

Tensão nula Tensão nula → → αα==90º, L=10mH, I90º, L=10mH, ILL=10A=10A

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ExemploExemplo

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Tensão positiva Tensão positiva → → αα==30º, L=10mH, I30º, L=10mH, ILL=10A=10A

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ExemploExemplo

Tensão negativa Tensão negativa → → αα==120º, L=10mH, I120º, L=10mH, ILL=10A=10A

15Prof. Leandro Michels

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

Conversores com corrente de circulação em um só Conversores com corrente de circulação em um só sentidosentido

IICC IICC

IILL

Princípio de funcionamentoPrincípio de funcionamento

IILL

Corrente de carga negativa Corrente de carga negativa → I→ ILL<0<0

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ExemploExemplo

Tensão nula Tensão nula → → αα==90º, L=10mH, I90º, L=10mH, ILL=-10A=-10A

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ExemploExemplo

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Tensão positiva Tensão positiva → → αα==30º, L=10mH, I30º, L=10mH, ILL=-10A=-10A

18Prof. Leandro Michels

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ExemploExemplo

Tensão negativa Tensão negativa → → αα==30º, L=10mH, I30º, L=10mH, ILL=-10A=-10A

19Prof. Leandro Michels

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Cálculo da corrente de circulaçãoCálculo da corrente de circulação

00oo < < ααPP < 60º < 60º

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

VIL

= α α − απ ω

6060oo < < ααPP < 90º < 90º 2 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 − = π ω π π π + α − − α − − α

Valor máximoValor máximo

max

0.567 2 oC

VIL

=ω

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Corrente de circulação vs. alfaCorrente de circulação vs. alfa

21Prof. Leandro Michels

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Cálculo das harmônicas na cargaCálculo 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 → número de pulsos de cada grupo (positivo/ m → número de pulsos de cada grupo (positivo/ negativo) negativo)

n n → ordem da harmônica→ ordem da harmônica

22Prof. Leandro Michels

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Exemplo - harmônicasExemplo - harmônicas

Conversor dual de três pulsos Conversor dual de três pulsos

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Estruturas de conversores duaisEstruturas de conversores duais Monofásico – ponto médio Monofásico – ponto médio

Monofásico – ponte completaMonofásico – ponte completa

24Prof. Leandro Michels

EPO I – Aula 24 – Conversores duais

Estruturas de conversores duaisEstruturas de conversores duais Trifásico – ponto médio Trifásico – ponto médio

Trifásico – ponte completaTrifásico – ponte completa

25Prof. Leandro Michels

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Operação sem circulação de correnteOperação sem circulação de corrente

Reduz-se os esforços nos semicondutoresReduz-se os esforços nos semicondutores

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