Eletrônica de Potência II Capítulo 2. Prof. Cassiano Rech

Transcrição

1 Eletrônica de Potência II Capítulo 2 cassiano@ieee.org 1

2 Conversores CC-CC Não Isolados Buck (abaixador) Boost (elevador) Buck-boost (abaixador-elevador) Conversores em ponte Reversível em corrente Reversível em tensão e corrente 2

3 Introdução Os conversores buck e boost são também denominados de conversores CC-CC diretos, pois existe transferência direta de potência da entrada para a saída do conversor O conversor buck alimenta uma carga com características de fonte de corrente contínua, a partir de uma fonte de tensão contínua O conversor boost alimenta cargas com característica de fonte de tensão contínua, a partir de uma fonte de corrente contínua BUCK BOOST S D V in D I o I S V o 3

4 Introdução O conversor buck-boost combina as características de entrada de um conversor buck e as características de saída de um conversor boost No conversor buck-boost, a tensão média de saída pode ser maior, igual ou menor que a tensão de entrada, porém com a polaridade invertida O conversor buck-boost (abaixador-elevador) apresenta característica de fonte de tensão tanto na entrada quanto na saída Não pode ocorrer a transferência direta de energia da entrada para a saída, sendo necessária a inclusão de um componente acumulador (com característica de fonte de corrente) para transferir a energia da entrada para a saída Devido à isso, o conversor buck-boost pertence a classe de conversores CC-CC indiretos 4

5 Estrutura básica Diferentes representações do conversor buck-boost i S S D i o _ i D V in C R V o i + S i S D i D V in V o i 5

6 Condução contínua 1ª ETAPA: Carga do indutor 0 t t on 2ª ETAPA: Descarga do indutor t on t T (0 t t off ) S i S D i D S i S D i D V in V o V in V o i i V in di dt = = V Vo = + i = Imax t in i Imin t di dt V o 6

7 Condução contínua FORMAS DE ONDA 7

8 Condução contínua GANHO ESTÁTICO Em regime permanente, o valor médio da tensão no indutor é nulo: ( ) V DT V 1 D T = 0 in o M( D) D D < 0,5 Conversor abaixador D > 0,5 Conversor elevador 8

9 Condução contínua CORRENTES MÉDIA E EFICAZ NO INTERRUPTOR E NO DIODO Corrente média no interruptor Corrente média no diodo I S = I in Corrente média no indutor Iméd = Iin + Io Corrente eficaz no interruptor** Corrente eficaz no diodo** ** Equações válidas para pequenas ondulações de corrente ( I < 20%I méd ) 9

10 Condução contínua ONDUAÇÃO DA CORRENTE DE ENTRADA Ao final da 1ª etapa (t = t on ) i o = I max : V in I max = I min + DT VAORES MÁXIMOS E MÍNIMOS DE CORRENTE I max = I + méd I 2 I min = I méd I 2 10

11 Condução contínua DETERMINAÇÃO DO VAOR DO CAPACITOR Seja V c a ondulação da tensão no capacitor, que é igual à ondulação da tensão na saída do conversor V o, uma vez que o capacitor é conectado em paralelo com a carga. Durante a primeira etapa o capacitor está sendo descarregado pela ação da corrente de carga (I o ). Assim: I o V = C t on C Dessa forma, pode-se determinar o valor do capacitor por: 11

12 Condução contínua CÁCUO DA INDUTÂNCIA CRÍTICA Para garantir a operação em condução contínua, o mínimo valor da corrente no indutor deve ser maior do que zero. Pode-se determinar o mínimo valor de indutor que garante esta condição, fazendo-se a corrente mínima igual a zero (condução crítica): ou: 12

13 Condução descontínua S i S D i D Se o valor do indutor é menor que CRIT o conversor opera em condução descontínua V in V o i S i S D i D V in i V o S i S D i D V in i V o 13

14 Condução descontínua GANHO ESTÁTICO EM CONDUÇÃO DESCONTÍNUA Em regime permanente, o valor médio da tensão no indutor é nulo: V DT in V t = 0 o d V V o in = DT t Além disso, em condução descontínua a corrente média na saída é: d (*) I o Imaxtd Votd = = 2T 2T 2 t d = 2 T R (**) Usando (*) e (**): Ganho estático em condução descontínua 14

15 Condução descontínua CARACTERÍSTICA DE SAÍDA V V o in D = 0,9 D = 0,6 6 D = 0,4 4 2 D = 0,8 D = 0, R f 15

16 Bibliografia Ivo Barbi, Conversores CC-CC Básicos Não Isolados. Muhammad H. Rashid, Eletrônica de Potência: Circuitos, Dispositivos e Aplicações. R. W. Erickson, D. Maksimovic, Fundamentals of Power Electronics, Second edition. José A. Pomilio, Eletrônica de Potência, UNICAMP. Disponível em: < 16