Conversores CA-CC Retificadores com filtro capacitivo

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1 INSTITUTO FEDERAL DE SANTA CATARINA Departamento Acadêmico de Eletrônica Pós-Graduação em Desenvolvimento de Produtos Eletrônicos Conversores Estáticos e Fontes Chaveadas Conversores CA-CC Retificadores com filtro capacitivo Prof. Clóvis Antônio Petry, Dr. Eng. Prof. Mauro Tavares Peraça, Dr. Eng. Florianópolis, março de 2009.

2 Bibliografia para esta aula

3 Conteúdo desta aula Conversores CA-CC 1. Retificadores com filtro capacitivo puro; 2. Retificador monofásico de onda completa; 3. Dobrador de tensão monofásico; 4. Retificador trifásico com filtro capacitivo; 5. Limitação da corrente de partida.

4 Conversores CA-CC E 1 Retificador v,f 1 1 Conversor CC-CC Conversor indireto de tensão Conversor indireto de freqüência E v,f 2 Inversor 2 2

5 Conversores CA-CC Princípio geral convertem a tensão alternada da rede de energia elétrica em uma tensão contínua v f V out 0 t 0 t v f V out

6 Conversores CA-CC Estágio de entrada de uma fonte chaveada: 1.Retificador; 2.Filtro capacitivo; 3.Metodologia de projeto.

7 Conversores CA-CC Estágio de entrada de uma fonte chaveada: 1.Retificador; 2.Filtro capacitivo; 3.Metodologia de projeto. Rede AC Filtro de Rádio- Frequência - Retificador - Filtro - Proteções Interruptor - IGBT ou - MOSFET Transformador de Isolamento - Retificadores - Filtros - Comando - Proteção - Fonte Auxiliar Circuitos de Controle

8 Retificador monofásico de onda completa Carga Descarga

9 Retificador monofásico de onda completa Carga Descarga

10 Retificador monofásico de onda completa Carga Descarga

11 Retificador monofásico de onda completa 1 tensão de entrada 2 tensões de entrada - bivolt C out C C C 1 2 C 1 2

12 Retificador monofásico de onda completa W Análise simplificada: Energia in P in f Win 1 C V V pk C min Capacitância Tempo de condução Corrente C V V 2 2 pk C min P C f V V in 2 2 pk C min P in f V min V cos 2 f t C pk c t c cos 1 VC min 2 f V pk I p CV t c Q I t C V p C V V t c 2 2 pk C min c

13 Retificador monofásico de onda completa Análise simplificada: Corrente nos diodos I Dmed P 2 V in C min I Def I p t c T

14 Retificador monofásico de onda completa Análise simplificada: I I I ef med C1ef valor eficaz de i; valor médio de i; valor eficaz da componente alternada de i. I I I ef med C1ef I I I 2 2 C1ef ef med I I med ef I I p p 2t c T 2t c T 2 IC1 ef I p 2tc f 2tc f

15 Análise simplificada: Retificador monofásico de onda completa

16 Retificador monofásico de onda completa Análise simplificada: Pin I pk VC min D P in P out I I I 2 2 Cef 2ef C1ef D I pk T on T V P in C min D Para D=0,5 I 2ef V P in C min

17 Retificador monofásico de onda completa Retificador de entrada de uma fonte chaveada: VAC 117V V min 99V V max 135V AC AC a) f P in 60Hz V min 100V 0,7 Pout 70W Pout W 0,7 C b) V 2 V V pk AC min V Vpk VC min V C Pin 100 f V V pk C min F C1 C2 406F

18 Retificador monofásico de onda completa Retificador de entrada de uma fonte chaveada: VAC 117V V min 99V V max 135V AC AC f 60Hz V min 100V 0,7 Pout 70W C V pk 135 1,954 ms 2 f 2 60 cos 1 C min 1 c) V cos 100 t c d) I p C V ,64 A t 1,954m c

19 Retificador monofásico de onda completa Retificador de entrada de uma fonte chaveada: VAC 117V V min 99V V max 135V AC AC f 60Hz V min 100V 0,7 Pout 70W C e) 2t f 21,954 m60 0,2345 c 2 2 I I 2t f 2t f 3,64 0,2345 0,2345 1,54 A ef p c c I f) 2 ef Pin A V 100 C min I I2 I 1 1,54 1,84 A g) Cef ef ef

20 Retificador monofásico de onda completa Retificador de entrada de uma fonte chaveada: VAC 117V V min 99V V max 135V AC AC f 60Hz V min 100V 0,7 Pout 70W C h) tc 1,954m IDef I p 3,64 1,25 A T 16,67m i) I Dmed Pin 100 2V 2100 C min 0,5 A j) V V 2 V V Dmax pk max AC max k) I I 3,64 A Dp p

21 Retificador monofásico de onda completa Análise detalhada da forma da corrente VC V C D1 V AC D 2 i 1 i C C i R R V 1 V Cmín V pk D3 D t i C VC VC D1 V AC D 2 i 1 i C C i R R D1 V AC D 2 i C C i R R D3 D 4 D3 D 4

22 Retificador monofásico de onda completa Representação da função RC versus V Cmin /V pk

23 Retificador monofásico de onda completa Valor eficaz parametrizado da corrente no capacitor.

24 Dobrador de tensão Chave fechada

25 Dobrador de tensão

26 Descrição do funcionamento: Dobrador de tensão

27 Descrição do funcionamento: Dobrador de tensão

28 Descrição do funcionamento: Retificador trifásico de onda completa

29 Descrição do funcionamento: Retificador trifásico de onda completa

30 Descrição do funcionamento: Retificador trifásico de onda completa

31 V1 ef = 220V f = 60Hz C = 220F R = 2,05k Resultados Experimentais

32 Resultados Experimentais transitório de partida sem limitação da corrente Vc Vc Iac Iac transitório de partida com limitação da corrente

33 Limitação da corrente da partida

34 Limitação da corrente da partida R 1 =10 Ω R 1 =1 Ω

35 Limitação da corrente da partida