CAPÍTULO - 5 CONVERSORES DUAIS

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1 Cap. 5 - Cnversres Duais NTRODUÇÃO CAPÍTUO - 5 CONERSORES DUAS RETFCADOR OPERAÇÃO EM DOS QUADRANTES. CONERSOR DUA OPERAÇÃO EM QUATRO QUADRANTES. APCAÇÕES: (COM: CORRENTES POSTAS E NEGATAS) - CONTROE DE POSÇÃO DE SEROMOTORES CC. (CONTROE NUMÉRCO DE MÁQUNAS OPERATRES) PRNCÍPO DO CONERSOR DUA RETFCADOR OPERAÇÃO EM DOS QUADRANTES (1 u 4 ) T 1 T 2 P a D P a 2 1 v (ωt) T b 2 sα P b 4 Fig Estrutura para peraçã n 1 u n 4 quadrante. RETFCADOR OPERAÇÃO EM DOS QUADRANTES (2 u ) v (ωt) T 4 T 5 T 6 N d D 2 sα N N d P Fig Estrutura para peraçã n 2 u n quadrante. N 0 2 α P 0 2 α N (a) Fig Caraterístias de mand d nversr (a)fig. 5.1 e (b)fig Eletrônia ndustrial-eletrônia de Ptênia (b)

2 Cap. 5 - Cnversres Duais 89 CONERSOR DUA DOS GRUPOS (P e N) DE RETFCADORES T1 P N T4 T 2 P a N T v (ωt) T d T 6 4 Fig Cnversr dual de pulss. D P N D P α N P N α P N (a) (b) Fig Cnversr dual, (a)ciruit equivalente e (b) Caraterístias de mand. CONERSOR DUA OPERAÇÃO CORRETA P = N α P e α N devem bedeer à seguinte relaçã teória: α P + α =180 (5.1) N 5. - O PROBEMA DA CORRENTE DE CRCUAÇÃO COMANDO COM: α P + α =180 GARANTE P = N SOMENTE EM N AORES MÉDOS. MPOSSÍE MANTER-SE A GUADADE EM AORES NSTANTÂNEOS (DEDO ÀS HARMÔNCAS DE TENSÃO GERADAS EM CADA GRUPO) HARMÔNCAS DE TENSÃO PRODUEM CORRENTES QUE PODEM SE TORNAR EEADAS E DESTRUTAS PARA OS COMPONENTES, CASO NÃO SEJAM MTADAS. Eletrônia ndustrial-eletrônia de Ptênia

3 Cap. 5 - Cnversres Duais 90 TÉCNCA MTAÇÃO USO de REATORES de CRCUAÇÃO (Fig.5.6) T 1 T4 T 2 a P /2 /2 T 5 N v (ωt) T T 6 v (ωt) Fig Cnversr dual m reatres de irulaçã. Onde: = P N (5.2) = P + 2 N (5.) PRNCÍPO DE FUNCONAMENTO COM CRCUAÇÃO DE CORRENTE A) OPERAÇÃO SEM CARGA - CRCUA APENAS A CORRENTE DE CRCUAÇÃO; - CONDUÇÃO É SEM-CONTÍNUA, APESAR DA CORRENTE DE CARGA SER NUA; - CORRENTE DE CRCUAÇÃO EXSTE NUM ÚNCO SENTDO; - TENSÃO QUE PROOCA A CORRENTE DE CRCUAÇÃO CONTÉM SOMENTE COMPONENTES ATERNADAS (COMPONENTE CONTÍNUA É NUA); - TENSÃO SOBRE O REATOR DE CRCUAÇÃO É GUA ÀS DFERENÇAS NSTANTÂNEAS ENTRE AS TENSÕES P E N ; Eletrônia ndustrial-eletrônia de Ptênia

4 Cap. 5 - Cnversres Duais 91 - TENSÃO NA CARGA ( ) É GUA AO AOR MÉDO DAS TENSÕES P E N. FORMAS DE ONDA PARA CONERSOR DUA DE PUSOS SEM CORRENTE DE CARGA, α P = 90 e α N = 90. v v N v P 0 ο P α P=90 ο 0 ο N α N =90 ο (a) P e N v v (b) v e i C Eletrônia ndustrial-eletrônia de Ptênia

5 Cap. 5 - Cnversres Duais 92 v v () Fig Frmas de nda para nversr dual sem arga, para α P = 90 e α N = 90. B) OPERAÇÃO COM CORRENTE DE CARGA SEM HARMÔNCAS - CORRENTE DE CRCUAÇÃO É DÊNTCA AO CASO ANTEROR; - CONERSOR ATO CONDU A CORRENTE DE CARGA MAS A CORRENTE DE CRCUAÇÃO; - CONERSOR NÃO ATO CONDU APENAS A CORRENTE DE CRCUAÇÃO. v 1(ω t) T1 T4 v 1(ω t) v 2(ω t) v (ω t) T2 T a P /2 + i /2 N T5 i T6 v 2(ω t) v (ω t) i (a)grup P ativ. ( ) ωt i P ωt i N (b)frmas de nda. Fig Situaçã para rrente de arga psitiva. ωt Eletrônia ndustrial-eletrônia de Ptênia

6 Cap. 5 - Cnversres Duais 9 T1 T4 v (ω t) T2 T a P /2 /2 + N T5 T6 v (ω t) i (a)grup N ativ. ω t ( - ) i P i N ω t (b)frmas de nda. Fig Situaçã para rrente de arga negativa. ADMTE-SE QUE A TENSÃO MÉDA NA CARGA SEJA POSTA: 1 O CASO O GRUPO POSTO FUNCONA COMO RETFCADOR; 2 O CASO O GRUPO NEGATO FUNCONA COMO NERSOR CÁCUO DA CORRENTE DE CRCUAÇÃO ANÁSE PARA 0 < α < / CORRENTE NO REATOR DE CRCUAÇÃO É DESCONTÍNUA (FGURA 5.10) ω t Eletrônia ndustrial-eletrônia de Ptênia

7 Cap. 5 - Cnversres Duais 94 v P v N v α P = 0 α N = 150 α P (T1) α N (T4) v v α 0 Fig Frmas de nda para α p = 0 e α N = 150. ONDE: = p N Assim: v( ωt) = [ sen( ωt) sen( ωt )] +α (5.4) Eletrônia ndustrial-eletrônia de Ptênia 2 Fig Diagrama fasrial das tensões. PORTANTO: v ( ωt) = 2 sen( ωt+ 0 ) (5.5) OU ENTÃO: v ( X) = 2 senx (5.6)

8 Cap. 5 - Cnversres Duais 95 ONDE: X = ωt+ 0 CÁCUO DA CORRENTE NO NDUTOR DE CRCUAÇÃO COM: v t d( ω t ) 1 ( ω ) = ω i( X) = d( ωt) v ( X ) dx + ω K 2 OGO: i( X) = senxdx+ K = 2 sx+ K ω ω Quand: = 0 X = -α K = 2 ω 2 ω PORTANTO: i( X) = ( s sx) CORRENTE MÉDA NO NDUTOR CRCUAÇÃO s α (5.7) α (5.8) α 2 = i( X) dx = ( αsα sen α) (5.9) α ω OBS: O valr médi é módul d valr btid m a expressã (5. 9). ANÁSE PARA / < α < /2 CORRENTE NO REATOR DE CRCUAÇÃO É CONTÍNUA (FGURA 5.12) ONDE: = p N α 0 ωt α α Fig Tensã n indutr de irulaçã para / < α < /2. Eletrônia ndustrial-eletrônia de Ptênia

9 Cap. 5 - Cnversres Duais 96 v vp vn αp= 75 αn= 105 αp (T1) αn (T4) v v α α α 0 Fig Frmas de nda para α P = 75 e α N = m ) Subinterval: + α < α < α Dmaáx = sen i = 1 i 1 1 ( X) = v ( X ) dx + ω K 2 i1( X) = sx+ K ω Quand: X = + α 1 = 0 K +α (5.10) 2 = s + α ω 2 PORTANTO: i1( X) = sx + s α ω 2 ) Subinterval: α < α < + α = 2 1 i X v X dx K 2 2( ) = ( ) + = sx+ K ω ω Quand: X = α 2 = 0 K 2 = s α ω (5.11) (5.12) 2 PORTANTO: i2( X) = sx + s α ω (5.1) Eletrônia ndustrial-eletrônia de Ptênia

10 Cap. 5 - Cnversres Duais 97 CORRENTE MÉDA NO NDUTOR CRCUAÇÃO ( ) 1 ) Subinterval: OGO: 1 2 ) Subinterval: OGO: 1 α 2 = X dx 2 s α s ω (5.14) + α 2 = α s α sen α ω (5.15) α = 2 X dx 2 s α s ω (5.16) α 2 = α s α sen α ω (5.17) PORTANTO: = (5.18) 2 = ω α s α sen α + + α s α sen α ω 2 DEFNNDO-SE: md = = f( α) 0,6 0,567 ω 2 0,4 (5.19) (Fig. 5.1) (5.20) 0, α ( ) Fig Crrente média de irulaçã em p.u. em funçã d ângul de dispar α. AORES MÁXMOS: para α = 60 u para α = 120. PORTANTO: Eletrônia ndustrial-eletrônia de Ptênia s 60 sen 60 = 0, 567 (5.21) md max = max 2 = 0,567 (5.22) ω

11 Cap. 5 - Cnversres Duais HARMÔNCAS DA TENSÃO DE CARGA ( ) COM CRCUAÇÃO DE CORRENTE: AOR DE PCO DA HARMÔNCA DE ORDEM n ( n ) DA TENSÃO ( ) n Dmax = = P + 2 ( n 1 αp) s (( n + 1) αp) s ( ) ( n 1) ( n + 1) N (5.2) ONDE: 2m D maáx = sen (5.24) m = valr efiaz da tensã de fase. m = númer de pulss de um ds grups. HARMÔNCAS ORDEM E 6 - CONERSOR DUA PUSOS (FG. 5.14) 0,750 f 0,75 0, f α( ) Fig Harmônias de tensã de saída d nversr dual. f - Harmônia de rdem (f). f 6 - Harmônia de rdem 6 (6f) ESTRUTURAS DOS CONERSORES DUAS A) CONERSORES DE 2 PUSOS (FGS E 5.16) T 1 T Rede /2 /2 T 2 T 4 Fig Mnfási a pnt médi. Eletrônia ndustrial-eletrônia de Ptênia

12 Cap. 5 - Cnversres Duais 99 /2 /2 T 1 T 2 T 1' T 2' Rede T T 4 /2 /2 T ' T 4' Fig Mnfási em pnte. B) CONERSOR COM PUSOS (FG. 5.17) T 1 T 4 T2 /2 /2 T 5 v (ωt) T T 6 Fig Cnversr dual de pulss. C) CONERSORES DE 6 PUSOS (FG DUAS PONTES GRAET) Estrutura mais utilizada industrialmente Menr nteúd de harmônis. /2 /2 T 1 T 2 T T 1' T 2' T ' Rede T 4 T 5 T 6 /2 /2 T 4' T 5' T 6' Fig Cnversr dual de 6 pulss. 5.8) OPERAÇÃO COM (ERSUS) SEM CRCUAÇÃO DE CORRENTE COM CORRENTE: - Passagem de um quadrante para utr rre suave e autmatiamente (sem neessidade de iruits de mand para transferênia); - Bm mprtament dinâmi (failita prjet reguladres); - Desvantagem: Presença d reatr (vlume e pes) SEM CORRENTE: - Elimina-se a rrente de irulaçã suprimind-se s pulss d grup vazi (Apenas reebe pulss grup destinad a nduzir a rrente de arga e smente um se mantém ativad) - Desvantagem: Ciruits de mand mplexs (diminui desempenh d sistema d pnt de vista de ntrle) Eletrônia ndustrial-eletrônia de Ptênia