REPÚBLICA FEDERATIVA DO BRASIL ESTADO DE SANTA CATARINA Universidade do Estado de Santa Catarina - UDESC CENTRO DE CIÊNCIAS TECNOLÓGICAS - UDESC/CCT

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1 Curso: ELE-ELE - Bacharelado em Engenharia Elétrica Departamento: DEE - Engenharia Elétrica Disciplina: PROJETO DE CONVERSORES ESTÁTICOS Código: CA2PCE1 Carga horária: 90 Período letivo: 2017/1 Professor: Joselito Anastácio Heerdt Contato: joselito.heerdt@udesc.br Yales Rômulo de Novaes Contato: yales.novaes@udesc.br Ementa Revisão de Retificadores com e sem filtros de entrada; Conversor Flyback, Conversor Forward, Conversores Full Bridge, Half-Bridge e Push-Pull, Circuitos de Ajuda à Comutação, Dimensionamento de Interruptores, Circuitos de Comando, Circuitos Auxiliares, Controle em Malha Fechada e Interferência Eletromagnética (EMI). Objetivo geral Habilitar o aluno a desenvolver e projetar conversores monofásicos isolados. Objetivo específico Habilitar o aluno a desenvolver e projetar conversores c.a.-c.c isolados, projetar transformadores e indutores em alta frequência. Modelar conversores fundamentais, simular numericamente com inserção de modelos mais reais, realizar projetos de controle desses conversores. Realizar cálculo de perdas em todos elementos do conversor Apresentação da disciplina. Apresentação do plano de ensino e avaliações. Apresentação do calendário. Discussão sobre os tópicos do programa de ensino Revisão de retificadores. Aspectos práticos no projeto de retificadores. Introdução à análise de conversores. Cálculo de valores médios. Princípios e considerações de baixa ondulação de corrente e tensão. Ganhos estáticos. Conversor Flyback - análise qualitativa. Etapas de operação. Descrição das etapas. Formas de onda com identificação de grandezas. Conversor Flyback - análise quantitativa. Ganho estático. Cálculo do indutor crítico. Cálculo do capacitor de saída.

2 Determinação dos esforços de tensão em todos componentes. Determinação dos esforços de corrente em todos componentes. Conversor Flyback. Projeto do transformador. Exercícios. Formas de onda. Etapas de operação. Descrição das etapas de operação. Ganho estático. Características gerais. Cálculo dos parâmetros do filtro de saída. Projeto de transformadores em alta frequência. Projeto do transformador do conversor Forward. Projeto do indutor de alta frequência para o conversor Forward. Exercícios. Conversores Forward e Flyback. Exercícios relativos ao conversor Flyback. Exercícios relativos ao conversor Forward. Revisão dos principais semicondutores em eletrônica de potência de alta frequência. Cálculo de perdas de condução em MOSFETS, diodos e IGBTs. Cálculo de perdas de comutação. Perdas na entrada em condução. Perdas no bloqueio. Análise da comutação do conversor Flyback. Análise de perdas de comutação no conversor Forward. Exercício. Dimensionamento de interruptores Implementação de conversores isolados em simulador numérico.

3 Cálculo de esforços de corrente e tensão através de simulador numérico. Inserção de modelos de semicondutores em simulador numérico. Cálculo de perdas através de simulações numéricas. Circuitos de ajuda à comutação. Tipos de snubbers. Snubber RC. Snubber RCD modo controle de derivada. Snubber RCD como grampeador. Circuitos de ajuda à comutação. Snubber de Undeland para inversor. Circuitos de comando (drivers). Circuitos não-isolados. Circuitos isolados. Proteções em drivers. Circuitos auxiliares. Representação em diagrama de blocos. Sensores. Fontes auxiliares. Modulares PWM. Partida suave. Circuitos integrados dedicados. Proteção in-rush. Controle em malha fechada. Diagramas de blocos de controle. Obtenção de função de transferência do conversor Flyback. Controle em malha fechada. Introdução à modelagem de pequenos sinais. Obtenção de função de transferência do conversor Forward. Interferência Eletromagnética. Causas de interferência. Cálculo de interferência conduzida. Interferência Eletromagnética - EMI. Projeto de circuito de filtragem para modo comum. Projeto de circuito de filtragem para modo diferencial.

4 Interferência Eletromagnética - EMI. Aspectos normativos. CISPR22. LISN segundo a CISPR16. Conversor Half-bridge. Características gerais. Conversor Full-bridge. Exercício. Conversor push-pull em tensão. Exercício. Simulações numéricas do conversor meia ponte. Análise de funcionamento frente à assimetrias de comando. Simulações numéricas do conversor em ponte completa. Análise de funcionamento frente à assimetrias de comando. Apresentação de trabalhos de circuitos de comando, controle e acionamento. Apresentação do laboratório, atividades e cronograma. Simulação da operação do conversor Flyback com obtenção das formas de onda em malha aberta. Alimentação e ensaios em bancada do conversor Flyback com observação das formas de onda em malha aberta. Simulação da operação do conversor Forward com obtenção das formas de onda em malha aberta. Alimentação e ensaios em bancada do conversor Forward com observação das formas de onda em malha aberta.

5 Atividade experimental do conversor Flyback ou Forward operando em malha fechada. Alimentação e ensaios em bancada do conversor com obtenção das principais formas de onda de corrente, tensão, ondulação e do rendimento do conversor. Comparação com os resultados de projeto e da simulação. Atividade experimental do conversor Flyback ou Forward operando em malha fechada. Alimentação e ensaios em bancada do conversor com obtenção das temperaturas em regime nos principais componentes eletrônicos. Comparação com os resultados de projeto. Análise do dimensionamento dos componentes do conversor. Proposição de alteração do hardware visando a melhoria do rendimento, redução do custo ou peso e volume do conversor. Implementação da modificação e obtenção de resultados experimentais. Apresentação dos trabalhos de análise dos resultados experimentais versus projeto teórico. Resolução de exercícios ref. Flyback, Forward e dimensionamento de semicondutores em plataforma MOODLE (2 horas aula) Metodologia A disciplina será ministrada através de aulas expositivas, resolução de exercícios e simulações numéricas em sala de aula (72ha) e demonstrações em laboratório (18ha). Sistema de avaliação A qualidade do desempenho do aluno será avaliada de acordo com as seguintes atividades e critérios: A média geral (MG) é composta por 60% dos resultados das avaliações da parte teórica (AT) e 40% das avaliações de laboratório (AL), conforme abaixo: MG = AT*0,60+AL*0,40 A nota das avaliações teóricas é composta por: Prova 1 (P1), prova 2 (P2) e trabalho 3 (T3) conforme descrição do conteúdo programático. Poderão ser realizados até 3 testes surpresa (Te) ao longo do semestre referente a qualquer tópico do programa. A nota da parte teórica e a média geral ficam definidas por: AT = ((P1+P2+P3)/3)*0,9+Te*0,1 MG = AL*0,4 + (((P1+P2+T3)/3)*0,9+Te*0,1)*0,60 Se não houverem testes surpresa, as notas das provas e trabalhos (P1, P2, T3) terão peso de 60% sobre a MG. Bibliografia básica [1] BARBI, Ivo. Projeto de Fontes Chaveadas. 1ª. Edição. Editora da UFSC, 2001 [2] Kazimierczuk, M. K. Pulse-width Modulated DC-DC Power Converters, Wiley & Sons [3] BARBI, Ivo. Conversores CC-CC Não Isolados. 1ª. Edição. Editora da UFSC, 2000 Bibliografia complementar [1] ERICKSON, Robert W; MAKSIMOVIC, Dragan. Fundamentals of power electronics. 2nd ed. New York: Springer Science, c p. ISBN (enc.). [2] Barbi, I. (2006), Eletrônica de Potência, 6 ed., Edição do Autor. [3] LENK, Ron; IEEE POWER ELECTRONICS SOCIETY. Practical design of power supplies. Piscataway, NJ: IEEE Press: Wiley Interscience, c online resource (xvii, 267 p.) ISBN ebook [4] RASHID, Muhammad H. : ower Electronics. 3ª edição. Editora Makron Books, [5] MELLO, Luiz Fernando Pereira de. Projetos de fontes chaveadas: teoria e prática. São Paulo: Livros Erica, p.

6 ISBN (broch.). Bibliografia complementar Informações sobre realização de Prova de 2ª Chamada A Resolução nº 018/2004-CONSEPE regulamenta o processo de realização de provas de segunda chamada. Segundo esta resolução, o aluno que deixar de comparecer a qualquer das avaliações nas datas fixadas pelos professores, poderá solicitar segunda chamada de provas na Secretaria Acadêmica através de requerimento por ele assinado, pagamento de taxa e respectivos comprovantes, no prazo de 5 (cinco) dias úteis, contados a partir da data de realização de cada prova, sendo aceitos pedidos, devidamente comprovados, motivados por: I - problema de saúde, devidamente comprovado, que justifique a ausência; II - doença de caráter infecto-contagiosa, impeditiva do comparecimento, comprovada por atestado médico reconhecido na forma da lei constando o Código Internacional de Doenças (CID); III - ter sido vítima de ação involuntária provocada por terceiros;