Choppers Conversores CC/CC. Professor: Cleidson da Silva Oliveira

Transcrição

1 Choppers Conversores CC/CC Professor: Cleidson da Silva Oliveira

2 Choppers Conversores CC/CC São utilizados para converter uma fonte CC fixa em uma fonte CC variável; São amplamente utilizados em controle de tração de motores em: automóveis elétricos; Trolebus; Guindates marinhos; Empilhadeiras; Transportadores em minas.

3 Choppers Conversores CC/CC Os choppers podem ser usados em frenagem regenerativa em máquinas de corrente contínua, para devolver energia à fonte de alimentação. Essa característica resulta em economia de energia para sistemas de transporte com paradas frequentes. Os choppers são usados como reguladores de tensão CC em fontes chaveadas.

4 Chopper Abaixador: Step Down Circuito

5 Chopper Abaixador: Step Down Formas de onda:

6 Equações: TON k = = Duty Cicle (Ciclo de Trabalho) T V = k V ( V V ) 2 Eficiência Potência de Saída O sinal de saída será filtrado para que se consiga o valor médio. I O O O MED MED rms VO = R MED S ch O = k = O = = I S V = k V S VO rms IO = rms R VS ( VS Vch ) PI = k = Potência de Entrada R P η P P R

7 Chopper Abaixador com Carga RL

8 Chopper Abaixador com Carga RL Dois Ciclos de Operação

9 Chopper Abaixador com Carga RL Na situação 1 tem-se: di dt Resolvendo a equação para 0 t t (= kt): 1 VS = Ri1 + L + E V E i1 ( t) = I1e + 1 e R ( tr L ) tr / L S / 1

10 Chopper Abaixador com Carga RL Na situação 2 tem-se: di2 0 = Ri2 + L + E dt Resolvendo a equação para t t t =(1 - kt) : 1 T = = t + t f 1 2 V E I2 = I1e + R e E I1 = I2e + R e I = I I ktr L ( 1 ) ktr / L S / k TR L ( 1 ) ( k ) TR L ( ) 1 / 1 / ( ) ktr / L TR / L 1 k TR / L VS 1 e + e e TR / L I = R VS IMAX = 4 fl 1 e [ ]

11 O Gaylo é Maravilhoso

12 Chopper Elevador: Step Up Circuito

13 Chopper Elevador: Operação Quando a chave é fechada por um tempo t1, a corrente no indutor L cresce e é armazenada energia nele.

14 Chopper Elevador: Operação Se a chave for aberta pelo tempo t2, a energia armazenada no indutor será transferida para a carga através do diodo D1 e a corrente no indutor cairá.

15 Chopper Elevador: Step Up Formas de Onda

16 Chopper Elevador: Step Up Quando a chave do Chopper conduz, a tensão sobre o indutor é: v L = di L dt e isso dá a ondulação de pico a pico da corrente no indutor como: VS I = t1 L A tensão instantânea de saída é: I I 1 1 vo = VS + L = VS 1+ = VS t2 I2 1 K

17 Chopper Elevador: Step Up Se um capacitor grande for conectado, CL for conectado em paralelo com a carga, a tensão de saída será contínua e Vo será o valor médio da onda quadrada. A tensão sobre a carga pode ser elevada variando-se o duty-ciclo, k. A tensão mínima será Vs, quando k = 0. Entretando, a chave do chopper não pode conduzir contínuamente, de tal forma que k = 1. Para valores de k tendendo à unidade a tensão de saída torna-se muito grande e muito sensível a variações de k.

18 Chopper Elevador: Modos de Operação O Chopper elevador possui dois modos de operação:

19 Chopper Elevador: Modos de Operação A corrente do indutor para o modo 1 é dada por: di1 VS = L dt e é expresso como: VS i1 ( t) = t + I1 L Onde I é a corrente inicial para o modo 1, 1 a corrente tem de crescer e a condição necessário é: di1 dt > 0 ou V > 0 S

20 Chopper Elevador: Modos de Operação A corrente do indutor para o modo 2 é dada por: di dt e é expresso como: 2 VS = L + E VS E i2 ( t) = t + I2 L Onde I é a corrente inicial para o modo 2. 2 Para um sistema estável, a corrente tem de cair e a condição necessária é: di1 dt > 0 ou V > 0 S

21 Chopper Elevador: Modos de Operação Se essa condição não for satisfeita, a corrente no indutor continuará a crescer e a situação intável continuará. Portanto as condições para transferência estável de potência são: 0 < Vs < E. Isto mostra que a fonte de tensão Vs tem de ser menor que E para transmitir a transferência fixa (ou variável) para uma tensão CC fixa.

22 Chopper Elevador: Modos de Operação Na frenagem elétrica de máquinas de corrente contínua, onde estas operam como geradores CC, a tensão nos terminais cai à medida que a velocidade da máquina diminui. O chopper permite a transferência para uma fonte de tensão CC fixa ou um reostato.

23 Chopper Elevador: Modos de Operação Quando a chave do chopper é ligada, a energia é transferida da fonte de tensão Vs para o indutor L. Se a chave do chopper for desligada, a energia armazenada no indutor será forçada para a bateria E. Obs.: Sem a ação de um choper deste tipo, Vs teria que ser muito maior que E para transferir energia de Vs para E.