Índice. Introdução. Capítulo 1 - Estudo dos componentes empregados em eletrônica de potência (Diodos, Tiristores e Transistores)

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1 i Índice Introdução Capítulo 1 - Estudo dos componentes empregados em eletrônica de potência (Diodos, Tiristores e Transistores) Capítulo 2 Retificadores a diodo Capítulo 3 Retificadores a Tiristor Capítulo 4 Estudo da comutação Capítulo 5 es Duais Capítulo 6 Cicloconversores Capítulo 7 Gradadores Capítulo 8 Circuitos de comando Capítulo 9 Teoria Básica dos Inversores de Tensão (Autônomos)

2 ii INTRODUÇÃO Controle do fluxo de energia elétrica entre dois ou mais sistemas elétricos distintos Princípio de controle Interruptor (Médias e Altas Potências e Elevado Rendimento) Evolução interruptores : Relés, Contatores, Reatores com núcleo saturáveis, Retificadores a arco, Válvulas Tiratrons, etc... Exceção núcleos saturados Interruptores comandados. Interruptores mais eficientes Tiristores (Anos 60-GE). Revolução no processamento de energia (Equipamentos Compactos, Maior Rendimento e Redução Volume) Nasce a ELETRÔNICA DE POTÊNCIA: Ciência aplicada dedicada ao estudo dos conversores estáticos de energia elétrica. CONVERSOR ESTÁTICO: Sistema constituído por elementos passivos (resistores, capacitores e indutores) e elementos ativos (interruptores), tais como diodos, tiristores e transistores, associados segundo uma lei pré-estabelecida.

3 iii Principais funções es Estáticos (Fig. 1): E 1 = Retificador ( v, f ) 1 1 CC/CC "Chopper" Indireto de Tensão Indireto de Freqüência Direto de Freqüência = E 2 Inversor ( v, f ) 2 2 Fig. 1 - Principais funções dos conversores estáticos. Aplicações: a) Fontes estabilizadas. b) Controle dos motores de corrente contínua. c) Controle de motores de corrente alternada (síncronos, de indução e a relutância). d) es para soldagem. e) Aquecimento indutivo. f) Alimentação de segurança. g) Alimentação de emergência. h) Carregadores de bateria. i) Retificadores para eletroquímica. j) Transmissão em corrente contínua. k) Interligação de sistemas de energia elétrica de freqüências diferentes.

4 iv ESPECIALIZAÇÕES: ELETRÔNICA DE POTÊNCIA a) Eletrônica de Potência Básica Comutação natural, tensões inferiores a 2kV, correntes inferiores a 1kA e freqüências inferiores a 1kHz. b) Comutação Forçada es a comutação forçada Inversores autônomos a tiristor. c) Altas Correntes es que operam com correntes superiores a 1kA. d) Altas Tensões es que operam com tensões superiores a 2kV. e) Altas Potências es que operam com tensões superiores a 2kV e correntes superiores a 1kA. f) Altas Freqüências es que operam com freqüências superiores a 1kHz. g) Minimização de Custos Aplicações destinadas ao mercado consumidor geral Custo é de importância decisiva. h) Minimização de Peso e Volume Aplicações embarcadas (aeronáuticas, aeroespaciais, veículos, navios, etc..) Redução do peso e do volume constitui a restrição básica. i) Técnicas Especiais de Controle Estudos e técnicas para aplicações específicas Fontes chaveadas. j) Filtragem Controle das harmônicas de tensão ou corrente introduzidas pelos conversores, nas fontes ou nas cargas Estudo das interferências eletromagnéticas provocadas pelos conversores.

5 v DIFICULDADES AUMENTAM COM A POTÊNCIA (TENSÕES E CORRENTES PROCESSADAS) E FREQÜENCIA DE OPERAÇÃO. PRINCIPAIS DISPOSITIVOS EM ELETRÔNICA DE POTÊNCIA E SUAS LIMITAÇÕES (Fig ) Potência Controlavel [kva] TIRISTOR GTO MCT SI Thy IGBT GTO : Gate Turn-off Thyristor MCT : MOS Controlled Thyristor SI Thy : Static Induction Thyristo BPT : Bipolar Power Transistor IGBT : Insulated Gate Bipolar Transistor MOSFET : MOS Field-Effect Transistor 1 BPT MOSFET Freqüência de Operação [khz] Fig. 2 - Emprego dos principais dispositivos em eletrônica de potência.