Conversores cc-cc

Páginas: 12 (2943 palavras) Publicado: 27 de abril de 2013
UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ
CÂMPUS CORNÉLIO PROCÓPIO
CURSO DE ENGENHARIA ELÉTRICA

PAULA BORDIN DO PRADO

RELATÓRIO DE ELETRÔNICA DE POTÊNCIA
CONVERSORES

CORNÉLIO PROCÓPIO
2013
1 INTRODUÇÃO
Os choppers são conversores CC-CC que podem converter uma fonte de tensão CC fixe em uma fonte de tensão CC variável, e vice-versa. Sua aplicação se destaca no acionamento demáquinas CC para tração elétrica, frenagem regenerativa, fontes chaveadas, sistemas de energia ininterrupta, entre outras. E neste relatório será feito o estudo dos conversores Buck, Boost, Buck-Boost e Cùk, analisando as formas de onda de tensão e corrente nos elementos, bem como os valores algébricos das tensões e correntes dos respectivos conversores.

2 CONVERSOR BUCK
2.1 Desenvolvimentoteórico
Os conversores CC-CC controlam o fluxo de energia entre dois sistemas de corrente contínua. Estes conversores são empregados, principalmente, em fontes de alimentação e para o controle de velocidade de motores de corrente contínua.
Tal circuito, conversor BUCK, pode ser representado pela figura abaixo. A fonte de tensão contínua é representada por Vs, S representa a chave MOSFET, o indutoré representado por L, D1 um diodo de roda-livre que será considerado Ideal (sem queda de tensão quando estiver positivamente polarizado) enquanto a análise gráfica do conversor, um capacitor C e a carga representado por um resistor R com tensão Vo.

Figura 1 – Estrutura do conversor Buck
O funcionamento do conversor Buck ocorre em duas etapas. Na primeira etapa, a chave S está fechada, fazendocom que a corrente de entrada cresça e flua pelo indutor, capacitor e pela carga. Já na segunda etapa, a chave S é aberta, neste instante o diodo D entra em condução devido a energia armazenada no indutor e a corrente permanece circulando de forma decrescente através do indutor, do capacitor e da carga, até que a chave seja novamente fechada.

Figura 2 – Etapas de funcionamento do BuckConsiderando a condução contínua, as formas de onda de tensão e correntes do conversor, podem ser observadas abaixo.

Figura 3 – Formas de onda de tensão e corrente do conversor Buck

É possível dimensionar a indutância e o capacitor para a simulação pela expressão da ondulação da corrente e da tensão, analisando o circuito em cada uma das suas etapas. A razão cíclica será expressa por D=T1/T, ondeT é o período e o T1 é o período da primeira etapa.
Na primeira etapa (t=t1), a tensão no indutor pode ser expressa fazendo a análise das malhas do circuito e é dada por:
VL= VS-VO (1)
VL=LdILdt (2)
VS-VO=L ∆ILT(3)
Multiplicando a equação (3) por T/T, encontra-se a equação para dimensionar a indutância:
L= (VS-VO)D∆ILf (4)
Já a expressão para se calcular o capacitor é dada por:
C= ∆IL8f∆Vc (5)

2.2 Procedimentos da simulação
Para implementar oconversor Buck, foram dadas as seguintes informações:
Vs = 180 V Vo = 48 V Ro = 4.8Ω
ΔIL = 10% de Io ΔVC = 5%Vo f = 40k Hz

De acordo com as informações dadas é possível dimensionar o indutor e o capacitor. Primeiramente calcula-se a corrente de saída, para que se obtenha a ondulação de corrente no indutor, e com o uso da equação (4), pode-se encontrar o valor do indutor.
Io= VoRO=10 AEntretanto, para se dimensionar a indutância é necessário conhecer o valor da razão cíclica (D), que é a razão entre T1/T, e pode ser obtida da seguinte maneira:
Vo=DVS (6)
Substituindo pelos valores dados, encontra-se D= 0,266666. E para que a simulação funcione é necessário saber o período que a chave permanece fechada, por...
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