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Conversores CC-CC, Notas de estudo de Engenharia Elétrica

Eletrônica de potência Eletrônica industrial IF-sulriograndense (antigo CEFET-RS)

Tipologia: Notas de estudo

2011
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Compartilhado em 24/11/2011

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marcio-lopes-fao-2 🇧🇷

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Prof. Francisco Mesquitta
Em sistemas de corrente alternada esta operação de baixar ou
elevar a tensão é facilmente feita com um transformador. Em
sistemas em cc a situação é bem diferente, e requer o uso de um
conversor chaveado.
Em certas aplicações, algumas vezes é necessário transformar uma
tensão CC em outra com magnitude diferente, seja em trens ou
metrôs onde uma tensão de cerca de 4000V do sistema de
distribuição é transformada em 300V na alimentação de um motor
cc, ou um inversor,ou então, a partir de 12V alimentar um
equipamento de 120V.
Conversores CC - CC
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Baixe Conversores CC-CC e outras Notas de estudo em PDF para Engenharia Elétrica, somente na Docsity!

  • Em sistemas de corrente alternada esta operação de baixar ou elevar a tensão é facilmente feita com um transformador. Em sistemas em cc a situação é bem diferente, e requer o uso de um conversor chaveado.
  • Em certas aplicações, algumas vezes é necessário transformar uma tensão CC em outra com magnitude diferente, seja em trens ou metrôs onde uma tensão de cerca de 4000V do sistema de distribuição é transformada em 300V na alimentação de um motor cc, ou um inversor,ou então, a partir de 12V alimentar um equipamento de 120V.
  • São estruturas estáticas feitas de chaves ativas e idealmente sem perdas que convertem uma tensão contínua em uma outra com certa magnitude.
  • O dispositivo semicondutor opera a uma frequência alta, quando comparado com variações na tensão de entrada.
  • É possível o uso de filtros passa-baixa para retirar componentes indesejáveis na tensão devido ao chaveamento.

O valor médio da tensão de saída (V0) é dado por:

Princípio de Operação

  • A tensão de saída é uma amostra chaveada da tensão de entrada.

Princípio de Operação

  • A tensão e a corrente de saída apresentam uma grande quantidade de ripple.
  • A alta freqüência de chaveamento causa interferência conduzida e irradiada.
  • Esta estrutura tem pouca aplicação devido a grande quantidade de harmônicos na tensão de saída.
  • A potência da saída varia proporcionalmente ao quadrado do ciclo de trabalho k.

Princípio de Operação

  • Controlando-se o valor de k controla-se a potência fornecida à carga.
  • Idealmente o conversor apresenta tensão e corrente sem ripple.
  • Há uma queda de tensão no elemento série.
  • A diferença entre as correntes de entrada e de saída é proporcionada pelo elemento paralelo.
  • Os elementos são sem perdas - A potência absorvida pelo elemento série é fornecida pelo elemento paralelo.

O conversor Genérico

  • As chaves são os únicos elementos que podem estar submetidos a uma tensão média diferente de zero ou conduzir uma corrente média não nula sem dissipar energia.

O conversor Genérico

  • Logo, os elementos série e paralelo devem ser chaves.

Quais dispositivos podem estar sob tensão média ou corrente média não nula sem dissipar ou armazenar energia?

Tipos básicos de Conversores CC - CC

Conversor Abaixador ou Conversor BUCK

Conversor Elevador ou conversor BOOST

Conversor Abaixador-Elevador ou BUCK-BOOST

Tipos básicos de Conversores CC - CC

Conversor Abaixador ou Conversor BUCK

Conversor Elevador ou conversor BOOST

Conversor Abaixador-Elevador ou BUCK-BOOST

Conversor abaixador ou BUCK

  • S é uma chave que opera em alta frequência e cuja resistência interna quando ligada deve ser muito baixa.
  • D é chamado de diodo de roda livre.
  • T é o período de chaveamento e f é a frequência de chaveamento.

Conversor abaixador ou BUCK

é chamado de ciclo de trabalho.

Conversor abaixador ou BUCK – Princípio de Funcionamento

Quando a chave abre, e a tensão na indutância cai para o valor constante V0, pela condução do diodo de roda livre. A corrente cai a uma taxa dada por:

Eventualmente a corrente pode cair a zero quando toda a energia armazenada na indutância foi transferida para a carga. Neste momento, um novo processo de carga pode ser iniciado.

Conversor abaixador ou BUCK – Funcionamento em alta frequência