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Introdução 1 Prof. Cassiano Rech Em diversas aplicações deve-se controlar o fluxo de energia da fonte de entrada para a fonte de saída e vice-versa, sendo.

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1 Introdução 1 Prof. Cassiano Rech 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

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

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

4 Conversor reversível em corrente: Estrutura básica 4 Prof. Cassiano Rech Três modos de funcionamento: 1.Modo tração 2.Modo frenagem regenerativa 3.Interruptores comutando complementarmente V in S1S1 L ECEC S2S2 D1D1 D2D2 R

5 5 Prof. Cassiano Rech A chave S 2 é mantida permanentemente aberta e S 1 comuta ciclicamente iLiL Conversor reversível em corrente: 1º Modo – Tração V in S1S1 L ECEC S2S2 D1D1 D2D2 S1S1 L ECEC S2S2 D1D1 D2D2 1ª ETAPA: 2ª ETAPA: iLiL R R

6 6 Prof. Cassiano Rech A chave S 1 é mantida permanentemente aberta e S 2 comuta ciclicamente Conversor reversível em corrente: 2º Modo – Frenagem regenerativa 1ª ETAPA: 2ª ETAPA: iLiL V in S1S1 L ECEC S2S2 D1D1 D2D2 S1S1 L ECEC S2S2 D1D1 D2D2 iLiL R R

7 7 Prof. Cassiano Rech As chaves S 1 e S 2 comutam complementarmente e de modo cíclico Conversor reversível em corrente: 3º Modo – Comando complementar Corrente +:Corrente -: iLiL V in S1S1 L ECEC S2S2 D1D1 D2D2 S1S1 L ECEC S2S2 D1D1 D2D2 iLiL R R iLiL S1S1 L ECEC S2S2 D1D1 D2D2 S1S1 L ECEC S2S2 D1D1 D2D2 iLiL R R

8 Conversor reversível em tensão: Estrutura básica Prof. Cassiano Rech Três modos de funcionamento: 1.Modo tração 2.Modo frenagem regenerativa 3.Interruptores comutando simultaneamente V in S1S1 L ECEC S2S2 D1D1 D2D2 8

9 9 Prof. Cassiano Rech S 1 ou S 2 é mantida fechada e a outra chave comuta ciclicamente Conversor reversível em tensão: 1º Modo – Tração V in S1S1 ECEC S2S2 D1D1 D2D2 L 1ª ETAPA: 2ª ETAPA: iLiL V in S1S1 ECEC S2S2 D1D1 D2D2 L iLiL

10 10 Prof. Cassiano Rech S 1 ou S 2 é mantida aberta e a outra chave comuta ciclicamente Conversor reversível em tensão: 2º Modo – Frenagem regenerativa V in S1S1 ECEC S2S2 D1D1 D2D2 L 1ª ETAPA: 2ª ETAPA: iLiL V in S1S1 ECEC S2S2 D1D1 D2D2 L iLiL

11 11 Prof. Cassiano Rech As chaves S 1 e S 2 comutam simultaneamente e de modo cíclico Conversor reversível em tensão: 3º Modo – Comando simultâneo Tensão + D > 0,5 Tensão - D < 0,5 V in S1S1 ECEC S2S2 D1D1 D2D2 L iLiL S1S1 ECEC S2S2 D1D1 D2D2 L iLiL S1S1 ECEC S2S2 D1D1 D2D2 L iLiL S1S1 ECEC S2S2 D1D1 D2D2 L iLiL

12 12 Prof. Cassiano Rech Conversor reversível em tensão: Equacionamento (comando simultâneo) GANHO ESTÁTICO EM CONDUÇÃO CONTÍNUA A tensão média na carga é dada por: MD() D ONDULAÇÃO DA CORRENTE DE CARGA Ao final da 1ª etapa (t = t on ) i o = I max :

13 Conversor reversível em tensão e corrente: Estrutura básica Prof. Cassiano Rech 1.Tração: Operação no 1º quadrante 2.Tração: Operação no 3º quadrante 3.Frenagem: Operação no 2º quadrante 4.Frenagem: Operação no 4º quadrante V in S1S1 L ECEC D1D1 13 S3S3 D3D3 S2S2 D2D2 S4S4 D4D4 iLiL + v o -

14 V in S1S1 L ECEC D1D1 S3S3 D3D3 S2S2 D2D2 S4S4 D4D4 iLiL + v o - V in S1S1 L ECEC D1D1 S3S3 D3D3 S2S2 D2D2 S4S4 D4D4 iLiL + v o - 14 Prof. Cassiano Rech S 4 é mantida fechada, S 2 e S 3 são mantidas abertas, e S 1 comuta ciclicamente Conversor reversível em tensão e corrente: Tração (1º quadrante) 1ª ETAPA:2ª ETAPA: Tensão média positiva Corrente média positiva

15 V in S1S1 L ECEC D1D1 S3S3 D3D3 S2S2 D2D2 S4S4 D4D4 iLiL + v o - V in S1S1 L ECEC D1D1 S3S3 D3D3 S2S2 D2D2 S4S4 D4D4 iLiL + v o - 15 Prof. Cassiano Rech S 3 é mantida fechada, S 1 e S 4 são mantidas abertas, e S 2 comuta ciclicamente Conversor reversível em tensão e corrente: Tração (3º quadrante) 1ª ETAPA:2ª ETAPA: Tensão média negativa Corrente média negativa

16 V in S1S1 L ECEC D1D1 S3S3 D3D3 S2S2 D2D2 S4S4 D4D4 iLiL + v o - V in S1S1 L ECEC D1D1 S3S3 D3D3 S2S2 D2D2 S4S4 D4D4 iLiL + v o - 16 Prof. Cassiano Rech S 3 comuta ciclicamente, enquanto as outras chaves são mantidas abertas Conversor reversível em tensão e corrente: Frenagem (2º quadrante) 1ª ETAPA:2ª ETAPA: Tensão média positiva Corrente média negativa

17 V in S1S1 L ECEC D1D1 S3S3 D3D3 S2S2 D2D2 S4S4 D4D4 iLiL + v o - V in S1S1 L ECEC D1D1 S3S3 D3D3 S2S2 D2D2 S4S4 D4D4 iLiL + v o - 17 Prof. Cassiano Rech Conversor reversível em tensão e corrente: Frenagem (4º quadrante) 1ª ETAPA:2ª ETAPA: Tensão média negativa Corrente média positiva S 1 comuta ciclicamente, enquanto as outras chaves são mantidas abertas

18 Bibliografia 18 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:. Prof. Cassiano Rech


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