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Introdução Em diversas aplicações deve-se controlar o fluxo de energia da fonte de entrada para a fonte de saída e vice-versa, sendo necessário o uso.

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1 Introdução Em diversas aplicações deve-se controlar o fluxo de energia da fonte de entrada para a fonte de saída e vice-versa, sendo necessário o uso de conversores CC-CC reversíveis em tensão e/ou corrente Uma aplicação bastante comum é a tração elétrica, onde durante a frenagem da máquina a energia cinética armazenada nas massas em movimento pode ser restituída para a fonte na forma de energia elétrica Como outro exemplo, pode-se citar um conversor CC-CC que carrega baterias quando a rede elétrica está normal. Porém, ao ocorrer uma falha na rede, as baterias fornecem energia através do conversor Prof. Cassiano Rech

2 Quadrantes de operação
PRIMEIRO QUADRANTE SEGUNDO QUADRANTE Vo Io Vo Io Fonte  Carga Tração II I Carga  Fonte Frenagem regenerativa II I III IV III IV TERCEIRO QUADRANTE QUARTO QUADRANTE Vo Io Vo Io Fonte  Carga Tração (sentido inverso de rotação) II I Carga  Fonte Frenagem regenerativa (sentido inverso de rotação) II I III IV III IV Prof. Cassiano Rech

3 Quadrantes de operação
DOIS QUADRANTES Reversibilidade em corrente DOIS QUADRANTES Reversibilidade em tensão Vo Io Vo Io II I II I Mesmo sentido de rotação Tração e frenagem Tração e frenagem A polaridade da fcem deve ser invertida na frenagem III IV III IV QUATRO QUADRANTES Reversibilidade em tensão e corrente Vo Io II I Tração e frenagem Ambos sentidos de rotação III IV Prof. Cassiano Rech

4 Conversor reversível em corrente: Estrutura básica
Vin S1 L EC S2 D1 D2 R Três modos de funcionamento: Modo tração Modo frenagem regenerativa Interruptores comutando complementarmente Prof. Cassiano Rech

5 Conversor reversível em corrente: 1º Modo – Tração
A chave S2 é mantida permanentemente aberta e S1 comuta ciclicamente 1ª ETAPA: S1 D1 R L Vin iL S2 D2 EC 2ª ETAPA: S1 D1 R L Vin iL S2 D2 EC Prof. Cassiano Rech

6 Conversor reversível em corrente: 2º Modo – Frenagem regenerativa
A chave S1 é mantida permanentemente aberta e S2 comuta ciclicamente 1ª ETAPA: S1 D1 R L Vin iL S2 D2 EC 2ª ETAPA: S1 D1 R L Vin iL S2 D2 EC Prof. Cassiano Rech

7 Conversor reversível em corrente: 3º Modo – Comando complementar
As chaves S1 e S2 comutam complementarmente e de modo cíclico Corrente “+”: Corrente “-”: S1 D1 S1 D1 R L R L Vin Vin iL iL S2 D2 EC S2 D2 EC S1 D1 S1 D1 R L R L Vin Vin iL iL S2 D2 EC S2 D2 EC Prof. Cassiano Rech

8 Conversor reversível em tensão: Estrutura básica
Vin S1 L EC S2 D1 D2 Três modos de funcionamento: Modo tração Modo frenagem regenerativa Interruptores comutando simultaneamente Prof. Cassiano Rech

9 Conversor reversível em tensão: 1º Modo – Tração
S1 ou S2 é mantida fechada e a outra chave comuta ciclicamente 1ª ETAPA: S1 D2 EC L Vin iL D1 S2 2ª ETAPA: S1 D2 EC L Vin iL D1 S2 Prof. Cassiano Rech

10 Conversor reversível em tensão: 2º Modo – Frenagem regenerativa
S1 ou S2 é mantida aberta e a outra chave comuta ciclicamente 1ª ETAPA: S1 D2 EC L Vin iL D1 S2 2ª ETAPA: S1 D2 EC L Vin iL D1 S2 Prof. Cassiano Rech

11 Conversor reversível em tensão: 3º Modo – Comando simultâneo
As chaves S1 e S2 comutam simultaneamente e de modo cíclico Tensão “+” D > 0,5 Tensão “-” D < 0,5 S1 S1 D2 D2 EC EC L L Vin Vin iL iL D1 D1 S2 S2 S1 D2 S1 D2 EC EC L L Vin Vin iL iL D1 S2 D1 S2 Prof. Cassiano Rech

12 Conversor reversível em tensão: Equacionamento (comando simultâneo)
GANHO ESTÁTICO EM CONDUÇÃO CONTÍNUA 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 M D ( ) A tensão média na carga é dada por: ONDULAÇÃO DA CORRENTE DE CARGA Ao final da 1ª etapa (t = ton) io = Imax: Prof. Cassiano Rech

13 Conversor reversível em tensão e corrente: Estrutura básica
D1 S2 D2 EC iL L Vin vo S3 D3 S4 D4 Tração: Operação no 1º quadrante Tração: Operação no 3º quadrante Frenagem: Operação no 2º quadrante Frenagem: Operação no 4º quadrante Prof. Cassiano Rech

14 Conversor reversível em tensão e corrente: Tração (1º quadrante)
S4 é mantida fechada, S2 e S3 são mantidas abertas, e S1 comuta ciclicamente 1ª ETAPA: 2ª ETAPA: Vin S1 L EC D1 S3 D3 S2 D2 S4 D4 iL vo Vin S1 L EC D1 S3 D3 S2 D2 S4 D4 iL vo Tensão média positiva Corrente média positiva Prof. Cassiano Rech

15 Conversor reversível em tensão e corrente: Tração (3º quadrante)
S3 é mantida fechada, S1 e S4 são mantidas abertas, e S2 comuta ciclicamente 1ª ETAPA: 2ª ETAPA: Vin S1 L EC D1 S3 D3 S2 D2 S4 D4 iL vo Vin S1 L EC D1 S3 D3 S2 D2 S4 D4 iL vo Tensão média negativa Corrente média negativa Prof. Cassiano Rech

16 Conversor reversível em tensão e corrente: Frenagem (2º quadrante)
S3 comuta ciclicamente, enquanto as outras chaves são mantidas abertas 1ª ETAPA: 2ª ETAPA: Vin S1 L EC D1 S3 D3 S2 D2 S4 D4 iL vo Vin S1 L EC D1 S3 D3 S2 D2 S4 D4 iL vo Tensão média positiva Corrente média negativa Prof. Cassiano Rech

17 Conversor reversível em tensão e corrente: Frenagem (4º quadrante)
S1 comuta ciclicamente, enquanto as outras chaves são mantidas abertas 1ª ETAPA: 2ª ETAPA: Vin S1 L EC D1 S3 D3 S2 D2 S4 D4 iL vo Vin S1 L EC D1 S3 D3 S2 D2 S4 D4 iL vo Tensão média negativa Corrente média positiva Prof. Cassiano Rech

18 Bibliografia 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/>. Prof. Cassiano Rech


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