Capítulo 2: Proposta de um Novo Retificador Trifásico

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1 30 Capíulo 2: Proposa de um Novo Reificador Trifásico O mecanismo do descobrimeno não é lógico e inelecual. É uma iluminação suberrânea, quase um êxase. Em seguida, é cero, a ineligência analisa e a experiência confirma a inuição. Além disso, há uma conexão muio fore com a imaginação. A imaginação é mais imporane que o conhecimeno. Alber Einsein ( ) 2.1. Apresenação Nese capíulo é apresenado um novo reificador rifásico, concebido de forma a apresenar Faor de Poência elevado e diminuir a Taxa de Disorção Harmônica da correne de enrada em comparação com o reificador rifásico básico. Devido a dificuldade de se descrever com exaidão o processo inuiivo da descobera, esa apresenação será descria a parir de uma lisa conendo caracerísicas básicas a serem alcançadas e aravés de comparações com circuios apresenados no capíulo anerior Desenvolvimeno do Novo Reificador Trifásico Conforme viso no capíulo anerior, diversas proposas de novas opologias em sido apresenadas, cada qual com suas vanagens e desvanagens. Aravés de uma análise críica de ais opologias, alguns ponos emergem como ineressanes para serem reunidos em um novo reificador rifásico, ponos esses descrios na Tabela 2-1. Volando-se a aenção ao primeiro iem da Tabela 2-1, mosra-se na Figura 2-1 o reificador rifásico básico no qual coloca-se um induor em série com cada uma das fases de alimenação, já apresenado no capíulo anerior (iem 1.7.1). Ese reificador apresena as formas de onda da correne em cada uma das fases como ilusrado na Figura 2-2. Examinando-se al figura, noa-se que há inervalos periódicos nos quais a correne em cada fase permanece nula, sendo ais inervalos equivalenes a 30 do período oal da oscilação senoidal da rede. Esas siuações correspondem a inervalos nos quais há somene dois diodos em esado de condução, conforme relacionado em cada correne na Figura 2-2.

2 31 Tabela 2-1: Caracerísicas desejadas em um novo reificador rifásico. I II III IV Caracerísica Induores com induância elevada em série com cada uma das fases. Inerrupores semiconduores comandados em baixa freqüência. Correção do Faor de poência por meio de inerrupores auxiliares, que não processam a poência oal do conversor Alimenação a rês fios, ou seja, sem conexão de poência ao neuro do sisema rifásico. Moivação Melhorar a confiabilidade do circuio no caso de evenuais curo circuios. 1) Faciliar a implemenação do circuio de comando. 2) Reduzir o cuso. 3) Reduzir as perdas de comuação. Reduzir as perdas de condução 1) Ausência de correnes de neuro; 2) Eliminar auomaicamene as componenes de 3 a harmônica na correne de enrada. Figura 2-1: Reificador Trifásico com induores em cada uma das fases. Tomando-se por exemplo a ensão v a () na Figura 2-2, verifica-se que no inervalo inicial de 30 em-se al ensão posiiva, mas somene os diodos conecados às ouras fases (D 2 e D 6 ) esão em condução. O diodo D 1, que esá ligado à fase A, só enra em esado de condução a parir do insane no qual o valor insanâneo de v a () orna-se maior que v b (). Volando-se agora para a segunda caracerísica desejada, de se er um circuio no qual os inerrupores semiconduores sejam comandados em baixa freqüência, verifica-se que esa esraégia foi aplicada ao reificador apresenado por FAGUNDES, CRUZ & BARBI [13], mosrado no capíulo anerior. Naquele circuio cada um dos inerrupores bidirecionais é

3 32 comandado à condução durane inervalos equivalenes a 30, período ese onde se eria, no reificador rifásico da Figura 2-1, correne de enrada nula. O problema do circuio de [13] é que ais inerrupores esão ligados ao pono neuro do sisema rifásico e, como conseqüência, produzem-se sobreensões indesejáveis nos erminais dos inerrupores. Por ouro lado, naquela proposa a esraégia de comando dos inerrupores bidirecionais fazia com que o Faor de Poência fosse significaivamene incremenado em relação ao reificador rifásico apenas com induores na enrada, sendo que ais inerrupores em caracerísica de poência muio menor que a poência de saída do conversor. Assim, ese reificador aende o requisio de apresenar reduzidas perdas por comuação, lisado como erceiro iem na Tabela 2-1. v a () v c () v b () α=30 i a () D 1 D 4 D 1 i b () D 2 D 5 D 2 i c () D 6 D 3 D 6 Figura 2-2: Tensões fase neuro e correnes de enrada de um reificador rifásico doado de induores em série com cada uma das fases. Levando em cona o quaro requisio da Tabela 2-1, em-se a aenção volada ao reificador apresenado por KOLAR & ZACK [15], já mosrado no capíulo anerior e cujo circuio é repeido na Figura 2-3. Não há, nese circuio, conexão ao neuro do sisema rifásico, como desejado; os inerrupores, no enano, são comandados em ala freqüência, aravés de

4 33 modulação PWM. Frene ao que foi exposo, verifica-se que as quaro caracerísicas lisadas na Tabela 2-1 podem ser alcançadas aravés de uma combinação do reificador apresenado por FAGUNDES, CRUZ & BARBI [13] com o apresenado por KOLAR & ZACK [15]. Ou seja, propõe-se usar a opologia com rês inerrupores bidirecionais conecados ao pono cenral enre os dois capaciores de saída de [15], conforme a Figura 2-3, já que a mesma é alimenada a rês fios, ou seja, sem conexão de poência ao neuro do sisema rifásico. Porém, em vez de se comandar ais inerrupores aravés de modulação PWM em ala freqüência, os mesmos serão acionados por meio de um esquema de comando em baixa freqüência como feio em [13]. Figura 2-3: Circuio do Novo Reificador Trifásico proposo, com opologia semelhane à apresenada por KOLAR & ZACK [15], mas com comando dos inerrupores conforme FAGUNDES, CRUZ & BARBI [13]. A Figura 2-4 mosra o esquema de comando proposo. Cada um dos inerrupores bidirecionais é comandado a conduzir no exao insane em que a respeciva ensão fase neuro ainge o valor nulo, permanecendo nesa condição por um inervalo correspondene a 30, represenado como α. Tem-se porano um caminho alernaivo para a correne elérica nesses inervalos, aravés do respecivo inerrupor bidirecional. Como conseqüência, é válido supor que, uma vez que não mais se em os inervalos de correne nula, o ângulo de defasameno da correne em relação à ensão será significaivamene menor do que aquele que se inha no reificador rifásico apenas com filro induivo no lado AC. Da mesma forma, eliminando-se a desconinuidade represenada pelos inervalos periódicos de correne nula, o valor da Taxa de

5 34 Disorção Harmônica da correne deve ambém diminuir. Ou seja, o novo reificador deve, ao que udo indica, apresenar Faor de Poência elevado. v a () v c () v b () α=30 S 1 S 2 S 3 Figura 2-5:Tensões fase neuro e pulsos de comando dos inerrupores bidirecionais no reificador rifásico proposo Conclusões caracerísicas: Foi proposo nese capíulo um novo reificador rifásico, reunindo as seguines Presença de induores em série com a alimenação rifásica, fao que confere robusez à esruura na hipóese de curo-circuio. Esquema de comando dos inerrupores em baixa freqüência, de modo a faciliar a implemenação práica do circuio de comando. O uso de baixa freqüência em ainda noáveis implicações na redução do cuso de consrução do reificador, principalmene no ocane aos disposiivos semiconduores. Ausência da conexão ao neuro do sisema elérico, o que garane auomáica eliminação

6 35 das componenes de 3 a harmônica na correne de enrada do circuio. É de se supor, com base no comporameno de ouros circuios reificadores rifásicos esudados, que o circuio proposo apresenará um pequeno ângulo de deslocameno da correne de enrada em relação à ensão e reduzida Taxa de Disorção Harmônica da correne. Conseqüenemene, o Faor de Poência do reificador deve ser elevado. Uma vez que cada um dos inerrupores bidirecionais permanece em esado de condução somene durane 1 / 6 de cada período, as perdas de condução e a poência envolvida na comuação é muio menor que a poência oal processada pelo reificador rifásico. Na seqüência será efeuada a análise maemáica do circuio proposo, visando deerminar parâmeros de funcionameno e de modo a se poder verificar suas reais caracerísicas no ocane ao Faor de poência e à Taxa de Disorção Harmônica da correne de enrada.