Aula 11 Conversores Ressonantes

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1 Aula 11 Conversores Ressonantes Prof. Heverton Augusto Pereira Universidade Federal de Viçosa - UFV Departamento de Engenharia Elétrica - DEL Gerência de Especialistas em Sistemas Elétricos de Potência Gesep [email protected] TEL: +55 (31)

2 Introdução Modulação PWM tem como consequência: Alto valor di/dt Perdas proporcionais a frequência de chaveamento Fonte:

3 Introdução Modulação PWM tem como consequência: Interferência eletromagnética devido a di/dt e dv/dt Fonte:

4 Introdução Como resolver o problema? Comutar (ligar e desligar) a chave quando a tensão ou a corrente for zero. Para forçar a corrente/tensão passar por zero é possível utilizar um circuito LC. Esse circuito é chamado de conversor ressonante.

5 Lâmpadas fluorescentes Aquecimento por indução Aplicações Fontes:

6 Lâmpadas fluorescentes Aquecimento por indução Aplicações Fonte:

7 Classificação dos conversores ressonantes 1. Inversores ressonantes série 2. Inversores ressonantes paralelo 3. Inversores ressonantes classe E 4. Retificadores ressonantes classe E 5. Conversores ressonantes com comutação com tensão zero (zero-voltage-switching ZVS) 6. Conversores ressonantes com comutação com corrente zero (zero-current-switching ZCS) 7. Conversores ressonantes ZVS de dois quadrantes 8. Inversores com barramento CC ressonante

8 Inversores ressonantes série Os inversores ressonantes série são baseados na oscilação ressonante da corrente. Os inversores série podem ser classificados em duas categorias: 1. Inversores ressonantes série com chaves unidirecionais. 2. Inversores ressonantes série com chaves bidirecionais. Há três tipos de inversor ressonante série: 1. Básico, 2. Meia ponte 3. Ponte completa.

9 Inversor ressonante série básico

10 Inversor ressonante série básico

11 Inversor ressonante série básico

12 Inversor ressonante série básico Inversor ressonante série básico com chaves bidirecionais.

13 Inversores ressonantes série Inversores série em meia ponte com chaves bidirecionais:

14 Inversores ressonantes série Inversores série em ponte completa com chaves bidirecionais:

15 Inversores ressonantes série Inversor ressonante em meia ponte com transformador:

16 Inversores ressonantes paralelo Um inversor ressonante paralelo é o dual de um inversor ressonante série. Ele é alimentado a partir de uma fonte de corrente.

17 Inversores ressonantes paralelo

18 Inversores ressonantes classe E Um inversor ressonante classe E utiliza apenas um transistor e tem baixas perdas por chaveamento, gerando uma alta eficiência de mais de 95%:

19 Retificador ressonantes classe E Vejam Livro página 337 (linha 1) Um retificador ressonante classe E usa o princípio de chaveamento em tensão zero do diodo. Isto é, o diodo desliga em tensão zero.

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22 Conversores ressonantes com comutação com corrente zero As chaves do conversor ressonante com comutação com corrente zero (ZCS) são ligadas e desligadas com corrente nula:

23 Conversores ressonantes com comutação com corrente zero A chave pode ser implementada com uma configuração em meia onda:

24 Conversores ressonantes com comutação com corrente zero Tipos em onda completa:

25 Conversores ressonantes com comutação com corrente zero Conversor ressonante ZCS tipo L.

26 Conversores ressonantes com comutação com corrente zero Conversor ressonante ZCS tipo L.

27 Conversores ressonantes com comutação com corrente zero Conversor ressonante ZCS tipo L. Corrente do indutor e tensão no capacitor:

28 Conversores ressonantes com comutação com tensão zero As chaves de um conversor ressonante ZVS ligam e desligam com tensão nula:

29 Conversores ressonantes com comutação com tensão zero Se a chave for implementada com um transistor Q 1 e um diodo em antiparalelo D 1, a tensão sobre C é grampeada por D 1, e a chave opera em uma configuração de meia onda:

30 Conversores ressonantes com comutação com tensão zero Se o diodo D 1 for conectado em série com Q 1, a tensão sobre C pode oscilar livremente, e a chave opera em uma configuração de onda completa:

31 Conversores ressonantes com comutação com tensão zero Conversor ressonante ZVS.

32 Conversores ressonantes com comutação com tensão zero Conversor ressonante ZVS. Circuitos equivalentes:

33 Conversores ressonantes com comutação com tensão zero Conversor ressonante ZVS. Tensão no capacitor e corrente no indutor:

34 Inversores com barramento CC ressonante Nos inversores com barramento CC ressonante, um circuito ressonante é ligado entre a tensão CC de entrada e o inversor PWM, de forma que a tensão de entrada do inversor oscile entre zero e um valor ligeiramente maior que duas vezes a tensão CC de entrada.

35 Inversores com barramento CC ressonante Barramento CC ressonante. Corrente no indutor e tensão no transistor:

36 Inversores com barramento CC ressonante Inversor trifásico com barramento CC ressonante.

37 Inversores com barramento CC ressonante Inversor trifásico com barramento CC ressonante. Tensão do tanque e tensão de saída:

38 Considerações Finais ELT429 INTEGRAÇÃO À REDE ELÉTRICA DE FONTES ALTERNATIVAS ELT428 QUALIDADE DE ENERGIA