Aula 20 Comando e proteção de tiristores

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1 UNIVERSIDADE DO ESTADO DE SANTA CATARINA CENTRO DE CIÊNCIAS TECNOLÓGICAS DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELÉTRICA CURSO DE ENGENHARIA ELÉTRICA ELETRÔNICA DE POTÊNCIA I Aula 20 Comando e proteção de tiristores, Dr. Eng. leandromichels@gmail.com 1

2 Circuito de comando de tiristores Os circuitos de comando de tiristores, em malha aberta, são compostos pelos seguintes sub-circuitos: Circuito de ataque Circuito de sincronismo baseado em tensão da rede Circuito de geração de pulsos Fonte de alimentação CC 2

3 Circuito de comando de tiristores Diagrama de blocos: Fonte Carga (mod Yales) 3

4 Circuito de ataque Propósito do circuito: Amplificar os pulsos de comando oriundos do estágio de geração de pulsos Propiciar o isolamento adequado entre o circuito de geração de pulsos e o tiristor (nem sempre é necessário) Ter característica de fonte de corrente, pois o comando do tiristor é sensível a corrente 4

5 Circuito de ataque Duração dos pulsos de gate: Com carga resistivas, pulsos curtos (10µs) são suficientes para disparar o tiristor Para cargas indutivas, a corrente de gate deve ser mantida até que a corrente de anodo atinja o valor da corrente de retenção I L Para carga fortemente indutiva, deve ser respeitada a relação: t LI L E 5

6 Circuito de ataque Os pulsos de gatilho podem ser pulsos longos ou uma seqüência de pulsos curtos (quando o circuito de ataque usa transformador de pulso) 6

7 Circuito de ataque Isolação: Necessária quando os anodos dos tiristores estão submetidos em algum instante de tempo a tensões diferentes 10 i 1 v T1 10 T1 v T2 10 T i L i 1 v T1 10 T1 10 v T2 10 T2 10 i L v T3 T3 v T4 10 T4 I v L 10 v T3 10 T3 v T4 T4 I v L T 2 e T 3 Conduzindo T 1 e T 4 Conduzindo 7

8 Circuito de ataque Isolação: Neste exemplo: T 1 e T 2 Não necessita de isolação dos gates entre si i 1 v T1 v T2 T1 T2 I i L v L T 1 e T 3 Necessita de isolação dos gates entre si T 1 e T 4 Necessita de isolação dos gates entre si v T3 T3 v T4 T4 T 2 e T 3 Necessita de isolação dos gates entre si T 2 e T 4 Necessita de isolação dos gates entre si 8

9 Circuito de ataque Circuito típico (isolado) Deve ser usada uma seqüência de pulsos curtos na entrada 9

10 Circuito de ataque Circuito típico (isolado) T p Transformador de pulso: isolar o sinal de comando com tensão três vezes superiores a tensão do tiristor. Emprega-se núcleo de ferrite com baixa dispersão (existe dispositivo pronto no mercado) D 1, D z Desmagnetização do núcleo do transformador T 1 Amplificação de v G (opera em modo comutado) D 3 Proteção do circuito de comando D 2 Proteção do tiristor contra tensão reversa 10

11 Circuito de geração de pulsos Principais tipos: Circuito com comando vertical baseado na comparação de uma dente de serra (gerada pelo circuito de sincronismo) com uma tensão proporcional ao ângulo de disparo v C v R v G v G ( t) 0, = 1, v v C C > v v R R 11

12 Circuito de geração de pulsos Circuito com comando horizontal baseado na comparação de uma dente de serra (gerada pelo circuito de sincronismo) com uma tensão proporcional ao ângulo de disparo v R v G α α v G ( t) 0, vr < 0 = 1, vr 0 12

13 Circuito de geração de pulsos Conversão do pulso longo em uma seqüência de pulsos curtos Operação lógica E do pulso gerado com uma forma de onda quadrada ( ) = 4 5 v t v AND v G 13

14 Circuito de sincronismo Principais tipos: Rampa sincronizada por cruzamento por zero usado para gerar sincronismo vertical v 1 v R 14

15 Circuito de sincronismo Circuito de sincronismo vertical 15

16 Circuito de sincronismo Rampa sincronizada por comparação da referência retificada e ângulo de disparo usado para gerar sincronismo horizontal v R v 1 v C 16

17 Circuito de sincronismo Circuito de sincronismo horizontal 17

18 Circuito de sincronismo Tensão de referência linearizada Compensação do efeito não-linear do conversor com relação ao ângulo de disparo Circuito de disparo relação linear V α = π V Conversor relação não-linear Exemplo: retificador a tiristor ponte completa: C M V Lmed = 0.9V cos α o 18

19 Circuito de sincronismo Desta forma a tensão de saída é não-linear: V Lmed 0.9V o V = cos π V C M É possível se criar uma função de referência linearizada substituindo-se se a dente de serra por uma função cossenoidal: VM 2V C cos α = V M V V 2V = 0.9V V Lmed M C o M 19

20 Circuito de sincronismo Exemplo: 20