Eletrônica de Potência

Apresentação em tema: "Eletrônica de Potência"— Transcrição da apresentação:

1 Eletrônica de Potência
Aulas 05 e 06 – (23 e 30)/03/2012 Retificadores trifásico não-controlados “Ponto Médio”

2 Diagrama do Retificador Trifásico de Ponto Médio

3 Tensão de entrada - VFN

4 Vc>Va>Vb ; T0 até T1 - D3(ON) Vrl=Vc; Vak1=Va-Vc=Vac Vak2=Vb-Vc=Vbc

5 Tensão de entrada - VFF

6 Tensão nos diodos - Vak

7 Tensão na Carga (R) - VLoad

8 Tensão de entrada - VFN

9 Va>Vc>Vb ; T1 até T2 - D1(ON) - 60 graus Vrl=Va; Vak2=Vba Vak3=Vca

10 Va>Vb>Vc ; T2 até T3 - D1(ON) - 60 graus Vrl=Va; Vak2=Vba Vak3=Vca

11 Vb>Va>Vc ; T3 até T4 - D2(ON) - 60 graus Vrl=Vb; Vak1=Vab Vak3=Vcb

12 Vb>Vc>Va ; T4 até T5 - D2(ON) - 60 graus Vrl=Vb; Vak1=Vab Vak3=Vcb

13 Vc>Vb>Va ; T5 até T6 - D3(ON) - 60 graus Vrl=Vc; Vak1=Vab Vak2=Vbc

14 Tensão de entrada - VFF

15 Tensão nos diodos - Vak

16 Tensão na Carga (R) - VLoad

17 Observe que para 1 período da tensão de entrada
(Vs) a tensão da Carga (R) contém 3 pulsos, isto é, 3 semi-ciclos positivos das tensões Va, Vb e Vc

18 Diagrama do Retificador Trifásico- Carga RL

19 Tensão de entrada - VFN

20 Tensão e corrente de carga

21 Componentes da corrente de carga IL=ia+ib+ic

22 Componentes da corrente de carga IL=ia+ib+ic

23 Tensão VAK – Operando com carga RL

24 Variáveis fase A – Operando com carga RL

25 Tensão de entrada - VFN

26 Diagrama do Retificador Trifásico - Carga RL Fonte real

27 Tensão de entrada ideal - VFN

28 Tensão da fonte real – Carga RL

29 Tensão fase/fase real – Carga RL

30 Corrente real dos diodos – Carga RL

31 Corrente real dos diodos – Carga RL

32 Tensão sobre indutância da fonte – Carga RL

33 Corrente e Tensão sobre indutância da fonte “Overlap”

34 Corrente e Tensão na carga RL

35 Eletrônica de Potência
Aulas 07 e 08 – (31/03 e 01/04/2012) Retificadores trifásico não-controlados “Onda completa”

36 Diagrama do Retificador Trifásico Conversor de 6 pulsos

37 Tensão de entrada ideal - VFN

38 Composição da Tensão de Carga - VL

39 Diagrama do Retificador Trifásico Conversor de 6 pulsos

40 Corrente na Carga R - IL

41 "O QUE ABUNDA NÃO PREJUDICA"
"QUOD ABUNDAT NON NOCET" ou "O QUE ABUNDA NÃO PREJUDICA" REFLEXÃO

42 Corrente nos diodos (1,3,5) e ( 2,4,6) - ID

43 Corrente na Fonte - Is

44 Espectro Harmônico : Corrente na Fonte - Is

45 Diagrama do Retificador Trifásico Conversor de 6 pulsos

46 Corrente na Fonte com carga RL

47 Corrente na Carga RL

48 Diagrama do Retificador Trifásico Conversor de 6 pulsos

49 PONTE DE GRAETZ Conversor de 6 pulsos

50 PONTE DE GRAETZ Com carga RL e fonte ideal

51 PONTE DE GRAETZ – Desempenho Com carga RL e fonte ideal
Observe que o fator de potência PF não é unitário apesar da potência ativa consumida da fonte ser praticamente a potência Dc entregue a carga PONTE DE GRAETZ – Desempenho Com carga RL e fonte ideal

52 PONTE DE GRAETZ – Desempenho Com carga RL e fonte ideal

53 PONTE DE GRAETZ – Desempenho Com carga RL e fonte ideal

54 PONTE DE GRAETZ – Desempenho Com carga RL e fonte ideal

55 PONTE DE GRAETZ – Desempenho Com carga RL e fonte Real

56 PONTE DE GRAETZ – Desempenho Com carga RL e fonte Real
Note que apesar da mudança nas impedância equivalente da fonte, os notchs na tensão da rede se localizão sempre no mesmo instante ( com maio ou menor duração) , sem contudo alterar a forma de onda da tensão de entrada. PONTE DE GRAETZ – Desempenho Com carga RL e fonte Real

57 PONTE DE GRAETZ – Desempenho Corrente da Fonte em função de Z%
Quanto maior o Z% maior será o ângulo de overlap (u). Entretanto a transição das correntes de 0 para Imx é suavizada. PONTE DE GRAETZ – Desempenho Corrente da Fonte em função de Z%

58 PONTE DE GRAETZ Espectro da corrente da fonte: Ls=0,7mH
Note que ao inserir uma impedância da fonte, a taxa de distorção harmônica da corrente diminuiu em relação ao caso apresentado com fonte ideal PONTE DE GRAETZ Espectro da corrente da fonte: Ls=0,7mH

59 PONTE DE GRAETZ Conversor de 6 pulsos – Análise com carga RC

60 PONTE DE GRAETZ Com carga RC e fonte real
Note que a tensão e a corrente na carga são praticamente sem ondulações, efeito do capacitor de 2500uF no link DC para carga de 10 ohms PONTE DE GRAETZ Com carga RC e fonte real

61 PONTE DE GRAETZ Com carga RC e fonte real
Já a tensão nas fases do sistema, se torna extremamente distorcida. Aqui a indutância equivalente do sistema é de 0,1 mH. PONTE DE GRAETZ Com carga RC e fonte real

62 PONTE DE GRAETZ Com carga RC e fonte real
A tensão fase-fase se torna bem trapezoidal ( THD = 4,3%), em função da queda de tensão sobre a indutância do sistema. Qdo não há corrente, a tensão do sistema é limpa. PONTE DE GRAETZ Com carga RC e fonte real

63 PONTE DE GRAETZ Com carga RC e fonte real
A corrente da fonte é totalmente descontínua. Não é possível determinar sua passagem pelo zero. Apresenta THD de 93%, o que certamente diminui a eficiência deste conversor. PONTE DE GRAETZ Com carga RC e fonte real

64 PONTE DE GRAETZ Com carga RC e fonte real
Diferentemente da ponte alimentando carga RL, aqui os diodos não conduzem 120 cada um. O intervalo de condução dependerá do tempo de descarga do capacitor. PONTE DE GRAETZ Com carga RC e fonte real

65 PONTE DE GRAETZ – Desempenho Com carga RC e fonte Real
O fator de potência do conversor é baixo, entretanto a relação entre a potência ativa consumida e a entregue a carga é elevada, 99%. O perfil não linear deste conversor que imprime ao sistema um rendimento de apenas 71%. PONTE DE GRAETZ – Desempenho Com carga RC e fonte Real

66 PONTE DE GRAETZ – Desempenho Com carga RC e fonte Real
Como dito acima, o conteúdo harmônico é elevado, comprometendo a eficiência do sistema. Aqui se vê a corrente do sitema decomponta em sua componente fundamental e componentes harmônicas. PONTE DE GRAETZ – Desempenho Com carga RC e fonte Real

67 PONTE DE GRAETZ – Desempenho Com carga RC e fonte Real
Ë evidente que o baixo fator de potência do conversor não é função de um baixo DPF. Aqui pode se ver que a tensão e a corrente estão muito próximas ( fase ) apresentando um leve perfil indutivo, fruto da indutância do sistema. PONTE DE GRAETZ – Desempenho Com carga RC e fonte Real

68 PONTE DE GRAETZ – Desempenho Com carga RC e fonte Real
Sem um processamento adequado, não é possível avaliar a QEE em plantas que contenham tal conversor. Atenção especial deve ser dada para projetos de filtros passivos para correção do conteúdo harmônico. O sistema pode se tornar extremamente capacitivo e apresentar sobre-tensões. PONTE DE GRAETZ – Desempenho Com carga RC e fonte Real

69 PONTE DE GRAETZ Espectro da corrente da fonte: Ls=0,1mH

70 PONTE DE GRAETZ Espectro da corrente da fonte: Ls=0,1mH
A distorção da tensão se dá em função da indutância da rede. Variação do valor desta indutância afetam a THDv negativamente em função da mudança do perfil da corrente. PONTE DE GRAETZ Espectro da corrente da fonte: Ls=0,1mH

71 PONTE DE GRAETZ Espectro da corrente da fonte: Ls=0,7mH
Eleva-se a distorção da tensão associada a diminuição da distorção da corrente. PONTE DE GRAETZ Espectro da corrente da fonte: Ls=0,7mH

72 PONTE DE GRAETZ Espectro da corrente da fonte: Ls=0,7mH
Note que há ocorrência de overlap. O ripple da tensão DC aumenta. PONTE DE GRAETZ Espectro da corrente da fonte: Ls=0,7mH