Teoria dos conversores

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  • Publicado : 20 de abril de 2012
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Introdução Com o aparecimento dos dispositivos semicondutores no estado sólido e também dos dispositivos electrónicos analógicos e digitais, houve um desenvolvimento bastante acentuado dos sistemas conversores de energia eléctrica de corrente. Os conversores injectam no sistema AC harmónicos de corrente e devido a este facto, alguns efeitos prejudiciais são observados, como por exemplo: osobreaquecimento em máquinas rotativas, sobretensões no sistema eléctrico, devido à ressonância ocorrida em frequências críticas e também interferências nos sistemas de comunicação. Para resolver estes problemas, duas soluções são adoptadas: aumento de pulsos do sistema conversor e instalação de filtros. Os conversores são classificados quanto as formas de onda das tensões de entrada e de saída comoConversores CA-CC (também conhecido como rectificadores), Conversores CA-CA, Conversores CC-CC e Conversores CCCA (também conhecido como inversores) tanto de corrente como de tensão. Os conversores CC-CA têm como objectivo básico a transformação de uma fonte contínua em alternada simétrica com amplitude e frequência desejadas. A conversão CA-CC se faz necessário uma vez que a geração de energia éfeita em corrente alternada. Os Conversores de CA-CA com frequência variável usado para controlar a velocidade de rotação dos motores assíncronos e os conversores de CC-CC usado para controlar o valor de tensão da saída. Entretanto, a utilização da corrente contínua é largamente empregada no meio industrial como fonte de suprimento de motores eléctricos com características de regulação de velocidade econjugado imprescindíveis a determinados processos. Em computadores e microcomputadores, periféricos (impressoras, terminais,), telecomunicações, equipamentos médicos e militares, aviões e satélites, fontes de alimentação para circuitos de comando de conversores. Os conversores mais simples, e também os mais antigos, são os circuitos rectificadores. Inicialmente, os circuitos rectificadoresfuncionavam à frequência da tensão de entrada, usualmente a tensão da rede. Devido ao progresso dos dispositivos de semicondutores, os conversores CA-CC podem comutar com frequências muito superiores à frequência da rede. Neste trabalho,os circuitos serão estudados considerando que os interruptores comutam a uma dada freqüência (cujo período será designado por τ), com um tempo de condução do transistorigual a t . A relação δ=t /τ é
T T

chamada de largura de pulso, ciclo de trabalho, razão cíclica (duty-cycle). A obtenção das características estáticas (relação entre a tensão de saída e a tensão de entrada, por exemplo) é feita a partir da imposição de condições de regime permanente. Em geral esta análise será feita impondo-se a condição de que, em cada período de comutação, a tensão médiaem um indutor é nula, ou ainda de que a corrente média em um capacitor é nula. Neste trabalho abordar-se-á aspectos ligados aos conversores controlados (comutados), desde os circuitos básicos ate os mais complexos, parâmetros matemáticos e termina por uma conclusão. 1

Cap. I: Conversores Comutados
Os conversores lineares têm baixo rendimento e apresentam uma pequena relação potência/volume,motivos pelos quais se utilizam, apenas, em aplicações simples e de pequena potência. Actualmente, com o desenvolvimento da electrónica de potência e dos dispositivos de semicondutores, os conversores lineares tendem a ser substituídos por conversores comutados. Os conversores comutados de corrente contínua (conversores CC-CC) são circuitos electrónicos não lineares que são fundamentalmentecompostos pela associação de interruptores comandados ou activos (transístores), interruptores não comandados ou passivos (díodos) e componentes reactivos que armazenam temporariamente a energia transferida entre a fonte de entrada e a carga. As topologias destes conversores diferenciam-se pelo modo como estes elementos se interligam. Usualmente, para além dos componentes já referidos, incluem-se...
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