Retificadores monofásicos com elevado fator de potência do tipo Bridgeless. CFP Correção do Fator de Potência PPGEEL

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1 UNIVERSIDADE DO ESTADO DE SANTA CATARINA CENTRO DE CIÊNCIAS TECNOLÓGICAS DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELÉTRICA PÓS GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA ELÉTRICA Retificadores monofásicos com elevado fator de potência do tipo Bridgeless CFP Correção do Fator de Potência PPGEEL

2 Tópicos Introdução Topologia Bridgeless Topologia Bridgeless Toten Pole Principais características Etapas de operação Simulações. 2

3 Introdução: topologia convencional Pode operar em DCM, CrCM ou CCM. Para potências mais elevadas, CCM é recomendado Para aplicações com restrição de pêso, DCM pode trazer bons resultados A solução apresenta elevadas perdas de condução Há pelo menos 3 semicondutores no caminho de corrente O indutor é submetido a corrente com nível CC Sensores não precisam ser isolados, neste caso a referência de corrente possui harmônicos que devem ser seguidos Fonte: [1]

4 Topologia Bridgeless A topologia denominada Bridgeless tem potencial para reduzir as perdas de condução. O diodo de saída torna-se desnecessário Apenas 2 semicondutores estão simultaneamente no caminho da corrente O indutor é submetido a corrente CA apenas. Há necessidade de sensores isolados. O comando dos interruptores pode ser simultâneo. 4

5 Bridgeless etapas de operação (quadro) 5

6 Principais características - sensores Possível solução para utilização de sensor resistivo para medição de corrente [2]. 6

7 Principais características - sensores Possível solução para utilização de sensor não isolado para medição de corrente e de tensão [2]. 7

8 Principais características O diodo externo ao MOSFET permite redução de perdas por comutação nos interruptores. O retificador apresenta possibilidade de retificação síncrona (diodo inferior). Medições e sensoriamento mais complexos do que na topologia convencional. 8

9 Bridgeless simulações D1 D2 + - S1 + - D5 D4 H1 H V1 L1 560u D6 D3 S C1 1300u R IN ABS OUT VOFF = 0 VAMPL = 1.4 FREQ = 60 AC = 0 V2 0 IN ABS OUT R2 1k LM V+ V- R3 0 50k U3A OUT 1 C2 1n V1 = 0 V2 = 15 TD = 0 TR = 27.3u TF = 100n PW = 100n PER = 27.4u 3 2 U2A + - LM393 V3 V V+ V- OUT 0 1 R4 3k 15 V4 0 9

10 Bridgeless formas de onda 10

11 Bridgeless Totem-Pole Derivação da topologia bridgeless Utiliza 2 diodos lentos (d1 e d2) e necessita de semicondutores com diodos com baixa recuperação reversa. Na literatura é considerada ideal para operação em DCM e CrCM e imprópria para operação em CCM devido as perdas de recuperação reversa dos diodos. O comando dos interruptores deve ser complementar 11

12 Bridgeless Totem-Pole Etapas de operação 12

13 Bridgeless Totem-Pole Simulação 13

14 Bridgeless Totem-Pole Simulação 14

15 Bridgeless Totem-Pole Simulação variação de carga: 50% - 100% - 50%. 15

16 Bridgeless Totem-Pole Simulação variação da tensão da rede (t=0,5 e 0,6 seg.). 16

17 Bridgeless Totem-Pole Variações da topologia 17

18 Bridgeless Totem-Pole resultados experimentais 18

19 Bridgeless Totem-Pole resultados experimentais 19

20 Bridgeless Totem-Pole resultados experimentais 20

21 Bridgeless Totem-Pole resultados experimentais Silicon Carbide e IGBTs: efic. 96,5% 21

22 Exercício Simulação do conversor Bridgeless Simulação do conversor Totem-pole Bridgeless Especificações: Vin: 220V Vo: 400V Po: 500W fs:20 khz. Utilizar os indicativos de parâmetros do conversor boost convencional. 22

23 Referências bibliográficas [1] Enjeti, P.N.; Martinez, R., "A high performance single phase AC to DC rectifier with input power factor correction," Applied Power Electronics Conference and Exposition, APEC '93. Conference Proceedings 1993., Eighth Annual, vol., no., pp.190,195, 7-11 Mar 1993 doi: /APEC [2] Souza, A.F. Barbi I. High power factor rectifier with reduced conduction and commutation losses, [3] Bruning, C. RETIFICADOR BRIDGELESS COM ELEVADO FATOR DE POTÊNCIA UTILIZANDO ONE CYCLE CONTROL PARA APLICAÇÃO EM REFRIGERADORES DOMÉSTICOS, dissertação de mestrado, UDESC