Aula 10 Conversores CC-CA Prof. Heverton Augusto Pereira Universidade Federal de Viçosa - UFV Departamento de Engenharia Elétrica - DEL Gerência de Especialistas em Sistemas Elétricos de Potência Gesep heverton.pereira@ufv.br www.gesep.ufv.br TEL: +55 (31) 3899-3266 1
Introdução Os conversores CC-CA são conhecidos como inversores. A função de um inversor é alterar uma tensão de entrada CC e transformá-la em uma tensão de saída CA simétrica, com amplitude e frequência desejadas. A forma de onda da tensão de saída de um inversor ideal deve ser senoidal. Os inversores podem ser classificados em dois tipos: monofásicos e trifásicos.
Princípio de operação
Princípio de operação
Princípio de operação A figura abaixo mostra a corrente de carga e os intervalos de condução dos dispositivos para uma carga puramente indutiva:
Inversores monofásicos em ponte Inversor monofásico em ponte completa:
Inversores monofásicos em ponte
Inversores monofásicos em ponte Forma de onda da corrente para uma carga indutiva:
Inversores Trifásicos Inversor trifásico formado por três inversores monofásicos:
Inversores Trifásicos
Inversores Trifásicos
Inversores Trifásicos Inversor trifásico com carga RL:
Controle de tensão de inversores monofásicos O método mais eficiente de controle do ganho (e da tensão de saída) é o de incorporar o controle PWM nos inversores. As técnicas comumente utilizadas são: 1. Modulação por largura de pulso único. 2. Modulação por largura de pulsos múltiplos. 3. Modulação por largura de pulso senoidal. 4. Modulação por largura de pulso senoidal modificada. 5. Controle por deslocamento de fase.
Modulação por largura de pulsos múltiplos Geração do acionamento:
Modulação por largura de pulsos múltiplos Sinais de acionamento: Tensão de saída:
Modulação por largura de pulsos múltiplos Perfil das harmônicas da modulação por largura de pulsos múltiplos:
Modulação por largura de pulso senoidal
Modulação por largura de pulso senoidal
Modulação por largura de pulso senoidal Perfil das harmônicas da modulação por largura de pulso senoidal:
Modulação por largura de pulso senoidal modificada
Modulação por largura de pulso senoidal modificada Perfil das harmônicas da modulação por largura de pulso senoidal modificada:
Controle por deslocamento de fase
Um inversor trifásico pode ser considerado como três inversores monofásicos com suas saídas defasadas em 120º. As técnicas mais utilizadas para inversores trifásicos são as seguintes: PWM senoidal PWM de terceira harmônica PWM 60º Controle de tensão de inversores trifásicos Modulação por vetores espaciais
Comparação de técnicas PWM
Redução de harmônicas Deslocamento de fase. A n-ésima harmônica pode ser eliminada por uma escolha apropriada do ângulo de deslocamento α se ou Exemplo: a terceira harmônica é eliminada se α = 90/3 = 30º.
Redução de harmônicas Entalhar
Redução de harmônicas Entalhes bipolares na tensão de saída. Um par de harmônicas indesejáveis na saída de inversores monofásicos pode ser eliminado pela introdução de um par de entalhes (recortes) bipolares de tensão, simetricamente colocados:
Redução de harmônicas Entalhe unipolar na tensão de saída. Com entalhes unipolares de tensão o coeficiente B n é dado por Essa equação pode ser ampliada para n entalhes por quarto de onda
Redução de harmônicas Modulação 60 graus. O coeficiente B n é dado por
Redução de harmônicas Conexões com transformador. As tensões de saída de dois ou mais inversores podem ser ligadas em série por meio de um transformador para reduzir ou eliminar certas harmônicas indesejáveis.
Inversores de corrente Fonte: http://nptel.ac.in/courses/108105066/pdf/l-39(nkd)(pe)%20((ee)nptel)%20.pdf
Inversores de corrente Inversor de corrente monofásico:
Inversores de corrente Estados das chaves para inversor de corrente (CSI) monofásico em ponte completa:
Inversores de corrente
Inversor de corrente trifásico: Inversores de corrente
Inversor com barramento CC variável