Inversores

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8 – Inversores
Existem vários tipos de conversores c.c. – c.a., tais como: Conversores utilizando modulação por largura de pulso (MLP); Conversores de onda quadrada; Conversores monofásicos com cancelamento de tensão. Nosso enfoque será sobre conversores utilizando modulação por largura de pulso (MLP).

Conceitos básicos
Os inversores chaveados trabalham nos quatro quadrantes do planopermitindo um fluxo de potência instantânea em ambos os sentidos. ,

Fig.8.1

Nos conversores c.c. – c.a. é preciso gerar uma tensão na saída, que é senoidal com uma frequência e com uma amplitude especificada. Estes objetivos podem ser realizados através de uma estratégia de chaveamento baseada no MLP.

Para gerar uma tensão senoidal na saída, é preciso comparar um sinal de controle senoidal comuma onda portadora triangular . É óbvio que a frequência de tem que ser Hz. Por outro lado, a frequência da onda portadora é maior que . Seja . Então, Razão da modulação de amplitude: Razão da modulação de freqüência: , que normalmente é bem

Inversor de um braço
Considere o circuito da Fig. 8.4 utilizando apenas duas chaves, cada uma com um diodo de roda livre. A forma de onda da tensão desaída é controlada através de uma estratégia de MLP na operação das chaves. Supõe-se que a tensão de entrada é uma constante. Para melhor entender o funcionamento do conversor, supõe-se que o nó central ‘o’ é disponível.

Fig.8.2

Independente da polaridade da corrente disparada, e . A tensão . Por outro lado, se oscila entre e

, se ,

,

será

será disparada, e

, como é mostrado naFig. 8.3. A

curva pontilhada representa a componente desta tensão na frequência fundamental.

Fig.8.3 Aplicando a análise de Fourier à tensão , obtém-se o espectro mostrado na Fig. 8.4, o qual apresenta as seguintes características:

Fig.8.4

Para de

e

>> 1, a amplitude da fundamental é

. O valor médio

sobre um período da frequência de chaveamento é: , sendo ( ).

Mas,

ésenoidal, isto é: , .

Assim, . Sendo a frequência de chaveamento , podemos aproximar a amplitude da componente de tensão em frequência fundamental, como

Então, . Pode-se mostrar que as frequências presentes na tesão são

A frequência fundamental é , i.e., para Para valores impares de j, somente existem harmônicos pares para k = 2, 4, ..., etc. Para j = 2, 4,..., somente existem harmônicosímpares para k = 1, 3,.... Pode-se montar uma tabela de amplitudes dos harmônicos usando o programa a seguir. As amplitudes dos harmônicos são dadas na tabela mostrada abaixo. ( e 1). e, portanto, os conteúdos

Pode-se observar que harmônicos de e são iguais.

Utilização da tabela. Exemplo: , , , , ,

rms 2 2

47 1833 3x1833(5499Hz) 0,8x150=120V 0,818x150=122,7V 0,171x150=25,65V 84,86V86,76V 18,14V Não existe este harmônico na tabela. = 3619 Hz, ou 3713 Hz , .

= 2*39 = 78 => = 77 ou 79 =>

Observe que deve ser um inteiro e ímpar. Assim terá uma simetria ímpar (f(-t) = -f(t)) e também possuirá a simetria de meia-onda. (A modulação é chamada de síncrona quando for um inteiro). É mais fácil filtrar frequências elevadas na saída e, por isso, deve ser o mais alto possível. Poroutro lado, é recomendado que a frequência seja menor que 6KHz ou maior que 20KHz. (Em frequências elevadas, as perdas de chaveamento aumentam).

Sobre-modulação
A sobre-modulação é utilizada para elevar a amplitude da componente fundamental da tensão de saída. Desvantagens: Mais harmônicos na saída; A amplitude da componente fundamental não aumenta linearmente. Para Para , < , a saída < é umaonda quadrada, (Fig.8.5).

Fig.8.5

Conversores c.c. – c.a. monofásicos
A Fg. 8.6 mostra o inversor de meia ponte.

Fig.8.6 e são capacitores grandes e iguais. Portanto, a tensão de ‘o’ com respeito ao terminal N fica constante. A corrente divide-se em duas partes, uma parte fluindo para e a outra para . Assim, e ficam em paralelo no caminho de . Em regime permanente, a corrente não...
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