Eletrônica de Potência

Transcrição

1 Eletrônica de Potência Prof. Alessandro Batschauer Prof. Cassiano Rech 1

2 Aulas anteriores Inversores monofásicos Meia-ponte (half-bridge) Ponte-completa (full-bridge) Push-pull 2

3 Inversores trifásicos Estrutura básica Estados de comutação Circuitos equivalentes Operação em baixa freqüência Operação em alta freqüência (PWM) 3

4 Estrutura básica Possui três braços inversores em meia ponte, que devem operar de forma complementar Naturalmente, é utilizado em aplicações de maior potência, quando comparado com as estruturas monofásicas 4

5 Estados de comutação Estado V A V B V C V AB V BC V CA 1 OFF OFF OFF OFF OFF ON E E 3 OFF ON OFF - - -E E 0 4 OFF ON ON - -E 0 E 5 ON OFF OFF - - E 0 -E 6 ON OFF ON - E -E 0 7 ON ON OFF - 0 E -E 8 ON ON ON

6 Circuitos equivalentes Estado 1 Estado 2 D 1 D 2 D 3 A B C CARGA TRIFÁSICA S 4 D 4 S 5 D 5 S 6 D 6 Estado 3 Estado 4 D 1 D 2 D 3 D 1 D 2 D 3 A B C CARGA TRIFÁSICA A B C CARGA TRIFÁSICA S 4 D 4 S 5 D 5 S 6 D 6 S 4 D 4 S 5 D 5 S 6 D 6 6

7 Circuitos equivalentes Estado 5 Estado 6 D 1 D 2 D 3 D 1 D 2 D 3 A B C CARGA TRIFÁSICA A B C CARGA TRIFÁSICA S 4 D 4 S 5 D 5 S 6 D 6 S 4 D 4 S 5 D 5 S 6 D 6 Estado 7 Estado 8 D 1 D 2 D 3 A B C CARGA TRIFÁSICA S 4 D 4 S 5 D 5 S 6 D 6 7

8 Operação em baixa freqüência Nesta estratégia, cada interruptor mantém-se em condução por 180º (D = 0,5) Os comandos dos interruptores de um mesmo braço são complementares Os comandos dos interruptores de um braço estão defasados de 120º em relação aos comandos dos interruptores do braço vizinho S 4 S 5 S 6 t t t t t t 8

9 Operação em baixa freqüência Observa-se que há seis estados distintos de comutação em cada período Logo, a duração de cada estado é de 60º Para cada estado existem sempre três interruptores acionados, dois do grupo positivo e um do grupo negativo, ou vice-versa S 4 S 5 S 6 9

10 Operação em baixa freqüência A tensão das fases A, B e C, em relação ao terra, será uma forma de onda retangular de amplitudes e, e defasada uma em relação a outra de 120º V A V B - Uma vez que se conhece a tensão das fases A e B em relação a uma referência comum, é possível determinar a tensão de linha V AB subtraindo o potencial de B do potencial de A As tensões de linha estão defasadas de 120º entre si, com amplitude E e E V C V AB E -E - - Embora as tensões de fase possuam harmônicos múltiplos de 3 (harmônicos de seqüência zero), as tensões de linha não apresentam esses harmônicos V BC E -E ( ) 1 6 vlinha = E = 0,78E π V CA E -E 10

11 Operação em baixa freqüência Carga em Y Na conexão Y tem-se o terminal neutro, aqui denominado de N A tensão sobre cada carga é a diferença de potencial entre sua respectiva fase e o terminal neutro (tensão fase-neutro) A forma de onda das correntes dependerá das tensões fase-neutro 11

12 Operação em baixa freqüência Carga em Y ( ) = ( ) + ( ) ( ) = ( ) + ( ) ( ) = ( ) + ( ) v t v t v t A AN N v t v t v t B BN N v t v t v t C CN N Somando as equações referentes as tensões fase-terra: ( ) 3 ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) v t + v t + v t = v t + v t + v t + v t A B C AN BN CN N Para um sistema trifásico equilibrado tem-se que: ( ) + ( ) + ( ) = 0 v ( t ) v t v t v t AN BN CN N = ( ) + ( ) + ( ) v t v t v t A B C 3 12

13 Operação em baixa freqüência Carga em Y V A V AN 2E/3 E/3 - -2E/3 -E/3 V B V BN - V C - V CN V N TENSÃO DE MODO COMUM -E/6 E/6 1 v AN ( t ) = 2 v A ( t ) vb ( t ) vc ( t ) 3 1 vbn t v A t vb t vc 3 t 1 vcn t v A t vb t vc 3 t ( ) ( ) ( ) = ( ) + 2 ( ) ( ) ( ) ( ) = ( ) ( ) + 2 ( ) 13

14 Operação em alta freqüência PWM SENOIDAL TRIFÁSICO v tri v ref_b Três sinais de referência defasados entre si de 120º v ref_a > v tri ON v ref_a < v tri S 4 ON v ref_b > v tri ON v ref_b < v tri S 5 ON v ref_c > v tri ON v ref_c < v tri S 6 ON v ref_c v ref_a 14

15 Operação em alta freqüência Etapas de operação v ref_c v ref_a v ref_b

16 Definição da tensão do barramento Para um determinado valor de tensão de linha desejada, a tensão do barramento função do índice de modulação de amplitude e é obtida por: E = 2 6V 3m ( ) linha rms a onde: m a = V ( ) ref fase V tri 16

17 Bibliografia D. C. Martins, I. Barbi, Introdução ao Estudo dos Conversores CC-CA M. H. Rashid, Eletrônica de Potência: Circuitos, Dispositivos e Aplicações Mohan et. all., Power Electronics: Converters, applications and design, Second edition A. Ahmed, Eletrônica de Potência 17