Projeto de Inversores e Conversores CC-CC

Transcrição

1 eparameno de Engenhara Elérca Aula. onversor Buck Prof. João Amérco lela

2 Bblografa BAB, vo. & MANS enzar ruz. onversores - Báscos Não-solados. ª edção, UFS,. MOHAN Ned; UNEAN ore M.; OBBNS Wllam P. Power Elecroncs onverers, Applcaons and esgn. ed. New York: John Wley & Sons, nc., 995. BAB, vo. & MANS enzar ruz. nrodução ao Esudo dos onversores -A. ª edção, UFS. MUHAMMA, ashd. Elerônca de Poênca. Edora: Makron Books, 999.

3 onversores - O conversor - é responsável por conrolar o fluxo de poênca da fone E para a fone E. - A carga represenada por E podera ser um ressor, um moor, um banco de baeras ou ouro conversor esáco. E onversor - E epresenação smplfcado de um conversor -. E pode ser maor ou menor que a ensão E dependendo da opologa de conversor ulzada.

4 onversores - onsderando o conversor deal, sem perdas, pode-se consderar a poênca de enrada gual a de saída. E E A relação enre a ensão de enrada e de saída do conversor é denomnada de ganho esáco do conversor. G E E E onversor - E epresenação smplfcado de um conversor -.

5 onversores - anagens do conversor chaveado sobre o regulador lnear v, E c r E h c p() = v() () No caso deal: poênca dsspada nula. Na práca: de 7% a 98%.

6 onversores - elação enre ensão méda na carga e razão cíclca. v s () s S + v () s on off - v d on s s v s v () () s on on off off s on off

7 Exercíco A chave deal S fecha e abre perodcamene, com frequênca f, e com razão cíclca gual a. a) eermnar as expressões dos valores médo e efcaz da ensão de carga; b) eermne o ganho esáco desse conversor; c) eermnar a expressão da poênca méda ransferda ao ressor ; d) emosre que a poênca dsspada na chave é gual a zero. e) Se s = ; = Ω e =,5. alcule a ensão méda, efcaz e poênca no ressor. s S + -

8 A chave deal S fecha e abre perodcamene, com frequênca f, e com razão cíclca gual a. a) eermnar as expressões dos valores médo e efcaz da ensão de carga; s S + - med Exercíco v d s med s s on v () s ef v d S. ef S

9 Exercíco A chave deal S fecha e abre perodcamene, com frequênca f, e com razão cíclca gual a. b) eermne o ganho esáco desse conversor; s S + G s - G= / s v () s.

10 Exercíco A chave deal S fecha e abre perodcamene, com frequênca f, e com razão cíclca gual a. c) eermnar a expressõ da poênca méda ransferda ao ressor ; s S + P ef S v () - P S s.

11 Exercíco A chave deal S fecha e abre perodcamene, com frequênca f, e com razão cíclca gual a. d) emosre que a poênca dsspada na chave é gual a zero. s S + - v () Forma de onda da ensão e da correne no nerrupor. s.

12 Exercíco A chave deal S fecha e abre perodcamene, com frequênca f, e com razão cíclca gual a. e) Se s = ; = Ω e =,5. alcule a ensão méda, efcaz e poênca no ressor.,5 med s 5 S +,5 ef S 7, 7 s - S,5 P 5W

13 onversores BUK Na fgura abaxo a ensão aplcada na saída é g ou zero, semelhane a analse aneror. Assm, a ensão méda v s é: v S med g

14 onversores BUK olocando um flro na saída, emos um snal conínuo na carga devdo ao capacor. Se o conversor esver operando em regme permanene a ensão méda no nduor é zero e a ensão méda na carga é gual a ensão v s méda. v med v S med g

15 onversores BUK As duas posções da chave podem ser obdas com um nerrupor e um dodo conforme o crcudo do conversor Buck apresenado abaxo.

16 Modo de Operação do onversores BUK Modo de operação: º) om o nerrupor fechado (ransferenca drea de energa para a saída). E- v (-) - º) om o nerrupor abero. méd E ( E )

17 E Projeo do nduor do onversores BUK A negral da ensão no nduor fornece o valor da correne v d essa forma a varação da correne no período será: Onde: =.E E E f c máx mín 7 (-) f c E méd

18 Projeo do nduor do onversores BUK Ondulação de correne no nduor consderando a frequênca a ensão de almenação e o valor do nduor consane. E f A ondulação máxma ocorre quando (-) se maxmza, ou seja, com =,5 máx 4 c E f c,3 (-),5,,5,,5,5,5,75 8 Observação: ouros esquemas de aconameno podem ser empregados, nos quas a frequênca se orna varável. Por exemplo, pode-se maner fxo o empo de condução do nerrupor e varável o empo em que permanece abero.

19 Projeo do apacor do onversores BUK A ensão no capacor é a negral da correne nesse componene. O capacor é o elemeno dual do nduor: v d Um capacor em regme permanene não supora correne méda. Porano: méd = s. Somene a ondulação da correne crcula no capacor. h E c s 9

20 méd Projeo do apacor do onversores BUK A correne que crcula pelo capacor é a parcela da correne que oscla no nduor, conforme apresenado na fgura abaxo: Δ No gráfco a área que represena a correne posva no capacor, produz uma osclação de ensão Δ no capacor. s Área v d Area

21 méd h b Area c f 8 8 c f 8 Projeo do apacor do onversores BUK A correne que crcula pelo capacor é a parcela da correne que oscla no nduor, conforme apresenado na fgura abaxo: Δ 8

22 Projeo do apacor do onversores BUK Eságo de saída Um problema adconal: a ressênca equvalene em sére do capacor s v se s 8 f c se

23 onversores BUK Um lme mporane: lmar de connudade mín = s ondção críca (-) d s Modo de condução desconínua 3

24 onversores BUK Ouros parâmeros para o projeo E méd h méd ef máx méd S méd ( ) máx ef ef S máx S rev rev E E 4

25 onversores BUK - Smulação O crcuo que será smulado é apresenado na fgura abaxo. ados do crcuo: n = 5; = mh; = 47uF; carga = 5Ω; =,5. Frequênca de comuação = khz;

26 onversores BUK - Smulação A fgura abaxo apresena a forma de onda da correne no nduor e a ensão no capacor e na carga o me (s)

27 Avdade Monar o crcuo de smulação apresenado aneromene e verfcar a nfluênca da varação de alguns parameros: a) erfcar a nfluênca da razão cíclca no comporameno do conversor. Smular com razão,3 e,7; b) erfcar a nfluênca do valor do nduor no comporameno do conversor. Smular com nduor de,5mh e mh; c) A varação da carga para Ω ou Ω produz alguma varação na ensão de saída? d) A redução do capacor para μh apresena qual nfluênca sobre o comporameno do conversor?