Eletronica de potencia

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IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor)

O nome IGBT, é uma sigla de origem na Língua Inglesa e significa Insulated Gate Bipolar Transistor ou, em Português Transistor Bipolar de Porta Isolada. O IGBT é um semicondutor e potência que alia as características de chaveamento dos transistores bipolares com a alta impedância dos MOSFETs apresentando baixa tensão de saturação e alta capacidadede corrente.
Os IGBT’s são componentes usados principalmente como comutadores em conversores de frequência, inversores etc. Nestas aplicações, normalmente uma carga indutiva é ligada e desligada, podendo com isso aparecer tensões inversas elevados, contra as quais o dispositivo deve ser protegido. Essa proteção é feita com o uso de diodos ligados em paralelo com o coletor e o emissor para evitar queuma elevada tensão reversa seja aplicada ao IGBT. Quando o IGBT liga novamente, o fluxo de corrente no diodo funciona inicialmente como se fosse praticamente um curto. A carga armazenada tem que ser removida inicialmente para que o diodo bloqueie a tensão. Isso faz com que apareça uma corrente que se soma à corrente de carga a qual é chamada de corrente reversa de recuperação do diodo IRR. O máximode corrente IRR ocorre quando a soma das tensões instantâneas sobre o IGBT e o diodo se iguala à tensão de alimentação. Quando o IGBT desliga, o resultado é uma variação de corrente, e isso faz com que o pico de sobretensão apareça devido à variação de corrente nas indutâncias parasitas. Este pico de tensão é responsável por perdas e exige um aumento no tempo morto entre a condução de doisdispositivos semelhantes quando usados numa configuração de meia-ponte, como o que será mostrado no exemplo de aplicação desse dispositivo.

Aplicações de IGBT – Um Inversor de Tensão.
Uma das aplicações de IGBT que mais são utilizadas em eletrônica de potência é a construção de inversores de tensão, os quais produzem tensão alternada através de tensão contínua. Tal processo é muito utilizado naconstrução de filtros ativos de potência e em sistemas de transmissão HVDC (High Voltage Direct Current) de energia elétrica. A Usina de Itaipu pertencente ao Brasil e ao Paraguai (que durante muitos anos foi a maior usina hidrelétrica do mundo) produz energia com o sistema de corrente alternada, sendo que metade da produção (pertencente ao Brasil) é gerada em 60hz e a outra metade (pertencente aoParaguai) é gerada em 50hz. No entanto, boa parte da energia produzida pela parte paraguaia é vendida ao Brasil que consome tensão alternada em 60hz. O problema foi resolvido instalando-se um retificador de potência que transforma a tensão a ser transmitida em tensão contínua e a energia é transmitida em DC até os centros consumidores (o principal é a cidade de São Paulo) onde é novamente alternada,agora em 60hz para ser enviada aos transformadores que irão abaixar a tensão para a distribuição entre os consumidores de energia. Este inversor de tensão pode geralmente ser construído com o uso de GTO’s (Gate Turn-Off Thyristor) ou IGBT’s. No caso de inversores de tensão que serão aplicados na construção de filtros ativos de potência dá-se preferência ao emprego de IGBT’s devido à suapossibilidade de operar em elevadas frequências.



IGCT (Integrated Gate Commutated Thyristor)
O IGCT combina as vantagens dos tiristores (baixa queda de tensão em estado de condução e altos níveis de tensão de bloqueio), com as características robustas de chaveamento dos transistores. O uso de IGCTs resulta em um acionamento de média tensão e elevada potência simplificado, maiseficiente, compacto e confiável, minimizando os custos de operação e manutenção e permitindo realizar a performances utilizando modernos algoritmos de controle, os quais podem eliminar harmônicos, melhorar o tempo de resposta dinâmica e manter, ou mesmo controlar, o fator de potência. As inerentes baixas perdas totais do IGCT requerem uma capacidade de refrigeração menor e um pequeno equipamento...
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