Aula12-Circuitos Retificadores Controlados

Prévia do material em texto

Eletrônica de Potência I
Engenharias:
Elétrica
Controle e Automação
Aula 12
Circuitos Retificadores Controlados
Sistemas Digitais – Leonel Tedesco
Slide 2
Circuitos Retificadores Controlados
Circuitos Retificadores Controlados Eletrônica de Potência 2
 Retificadores Controlados
• Para se obter um retificador controlado, também chamado de 
retificador controlado por fase, os diodos de um retificador não-
controlado devem ser totalmente ou parcialmente substituídos 
por tiristores.
• Diferentemente do que ocorre com um diodo, o tiristor 
não conduzirá automaticamente quando a tensão em seus 
terminais anodo-catodo for positiva.
Sistemas Digitais – Leonel Tedesco
Slide 3
Circuitos Retificadores Controlados
Circuitos Retificadores Controlados Eletrônica de Potência 3
 Retificadores Controlados
• Existem dois grupos de retificadores controlados, os 
retificadores totalmente controlados e os retificadores 
semicontrolados. 
• Em ambos os grupos a corrente de saída (CC) é sempre 
unidirecional, entretanto, nos retificadores totalmente 
controlados a tensão de saída pode assumir valores tanto 
positivos como negativos. Por esta razão estes 
retificadores também são conhecidos como retificadores 
dois quadrantes.
Retificadores Controlados
Retificadores Monofásicos
Sistemas Digitais – Leonel Tedesco
Slide 5
Retificador Monofásico Controlado
 Carga Resistiva
Circuitos Retificadores Controlados Eletrônica de Potência 5
Ao contrário dos retificadores não-controlados, existe um intervalo
em que a tensão é positiva sobre o tiristor e o mesmo encontra-se
em bloqueio.
Sistemas Digitais – Leonel Tedesco
Slide 6
Retificador Monofásico Controlado
Circuitos Retificadores Controlados Eletrônica de Potência 6
 Carga Resistiva
Considerando-se que vs =Vssen(ω t ) , o valor médio da tensão 
de saída (Vd) do circuito da figura é dado por,
Sistemas Digitais – Leonel Tedesco
Slide 7
Retificador Monofásico Controlado
 Carga Resistiva
Circuitos Retificadores Controlados Eletrônica de Potência 7
Simulação com PSIM (disparo em 90 graus).
Sistemas Digitais – Leonel Tedesco
Slide 8
Retificador Monofásico Controlado
 Carga Indutiva
Circuitos Retificadores Controlados Eletrônica de Potência 8
Considerando-se uma carga indutiva (indutor L em série com a 
carga), como mostrado na figura (a), tem-se as formas de onda 
mostradas na figura (b) nos instantes t.
Sistemas Digitais – Leonel Tedesco
Slide 9
Retificador Monofásico Controlado
 Carga Indutiva
Circuitos Retificadores Controlados Eletrônica de Potência 9
Simulação com PSIM (disparo em 90 graus e L=100mH).
Sistemas Digitais – Leonel Tedesco
Slide 10
Retificador Monofásico Controlado
 Carga Indutiva com diodo de roda livre
Circuitos Retificadores Controlados Eletrônica de Potência 10
Como pode-se observar, a carga indutiva faz com que haja uma 
redução no valor da tensão de saída (Vd) do retificador e ainda, 
pode alcançar valores negativos.
(a) Circuito retificador
(b) Formas de onda
Sistemas Digitais – Leonel Tedesco
Slide 11
Retificador Monofásico Controlado
 Carga Indutiva com diodo de roda livre
Circuitos Retificadores Controlados Eletrônica de Potência 11
O segundo diodo (Dfw) adicionado em paralelo com a carga (RL) 
é conhecido como diodo de retorno ou diodo de roda-livre. Este 
diodo impede o surgimento de uma tensão negativa sobre a 
carga, ou seja, o valor médio da tensão da carga será sempre 
maior com o diodo de retorno do que sem o mesmo.
Sistemas Digitais – Leonel Tedesco
Slide 12
Retificador Monofásico Controlado
 Carga Indutiva com diodo de roda livre
Circuitos Retificadores Controlados Eletrônica de Potência 12
Simulação com PSIM (disparo em 90 graus e L=100mH).
Sistemas Digitais – Leonel Tedesco
Slide 13
Retificador Monofásico Controlado
 Carga Resistiva (Onda completa)
Circuitos Retificadores Controlados Eletrônica de Potência 13
Tal como os retificadores não controlados de meia onda, um
retificador controlado monofásico de meia-onda não é muito prático
devido ao baixo valor da tensão média de saída, da baixa eficiência e
do alto fator de ondulação.
Sistemas Digitais – Leonel Tedesco
Slide 14
Retificador Monofásico Controlado
 Carga Resistiva (Onda completa)
Circuitos Retificadores Controlados Eletrônica de Potência 14
A fonte de tensão Vs e o resistor de carga R são iguais ao do
retificador de meia-onda. Durante o semiciclo positivo, o tiristor Th1
encontra-se diretamente polarizado. Todavia, existe um intervalo
onde o mesmo permanece bloqueado.
Sistemas Digitais – Leonel Tedesco
Slide 15
Retificador Monofásico Controlado
 Carga Indutiva (Onda completa)
Circuitos Retificadores Controlados Eletrônica de Potência 15
Para um circuito com carga fortemente indutiva onde a ondulação da
corrente de carga é pequena, pode-se considerar a carga como
sendo uma fonte de corrente constante.
Sistemas Digitais – Leonel Tedesco
Slide 16
Retificador Monofásico Controlado
 Cargas Indutiva (Onda completa)
Circuitos Retificadores Controlados Eletrônica de Potência 16
Até o ângulo de disparo (α) ser alcançado o tiristores Th2 permanece
em condução, uma vez que a corrente de carga é contínua. No
momento em que o ângulo de disparo é atingido, os tiristores Th1
entra em condução e o tiristor Th2 bloqueia instantaneamente.
Sistemas Digitais – Leonel Tedesco
Slide 17
Retificador Monofásico Controlado
 Carga Resistiva (Onda completa em ponte)
Circuitos Retificadores Controlados Eletrônica de Potência 17
Este retificador possui quatro SCRs, que são controlados e
disparados em pares, com um ângulo de retardo igual a α, o que
determinará a tensão resultante aplicada à carga.
Todas as estruturas monofásicas apresentadas comportam-se do
mesmo modo quando alimentam carga resistiva.
Sistemas Digitais – Leonel Tedesco
Slide 18
Retificador Monofásico Controlado
 Carga Resistiva (Onda completa em ponte)
Circuitos Retificadores Controlados Eletrônica de Potência 18
O retificador de onda completa controlado é apresentado na abaixo.
Este circuito tem seu funcionamento análogo ao circuito retificador
em ponte com diodos, porém pode-se controlar o momento de
condução de cada SCR.
Sistemas Digitais – Leonel Tedesco
Slide 19
Retificador Monofásico Controlado
 Carga Indutiva com diodo de roda livre
Circuitos Retificadores Controlados Eletrônica de Potência 19
Simulação com PSIM (disparo em 135 grau).
Sistemas Digitais – Leonel Tedesco
Slide 20
Retificador Monofásico Controlado
 Carga Indutiva (Onda completa em ponte)
Circuitos Retificadores Controlados Eletrônica de Potência 20
O retificador de onda completa controlado é apresentado na abaixo.
Este circuito tem seu funcionamento análogo ao circuito retificador
em ponte com diodos, porém pode-se controlar o momento de
condução de cada SCR.
Sistemas Digitais – Leonel Tedesco
Slide 21
Retificador Monofásico Semi-Controlado
 Carga Resistiva (Onda completa em ponte)
Circuitos Retificadores Controlados Eletrônica de Potência 21
Já nos retificadores semi-controlados os pares de SCRs são 
substituídos por um SCR e um diodo. O controle do ângulo de 
disparo é feito pelo tiristor, já que o diodo está diretamente polarizado 
permitindo o fluxo de corrente. 
RetificadoresControlados
Retificadores Trifásicos
Sistemas Digitais – Leonel Tedesco
Slide 23
Retificador Trifásico Controlado
 Carga Resistiva (onda completa)
Circuitos Retificadores Controlados Eletrônica de Potência 23
Para se obter um retificador controlado trifásico, deve-se
substituir os diodos de um retificador não-controlado trifásico
totalmente ou parcialmente substituídos por tiristores.
Sistemas Digitais – Leonel Tedesco
Slide 24
Retificador Trifásico Controlado
 Carga Resistiva (onda completa)
Circuitos Retificadores Controlados Eletrônica de Potência 24
Caso o terminal de gatilho dos tiristores for continuamente 
aplicado, o retificador terá um comportamento igual ao de um 
retificador trifásico em ponte não-controlado. Então, para um 
ângulo de atraso de disparo nulo (α=0).
Sistemas Digitais – Leonel Tedesco
Slide 25
Retificador Trifásico Controlado
 Carga Indutiva e diodo de retorno
Circuitos Retificadores Controlados Eletrônica de Potência 25
Sistemas Digitais – Leonel Tedesco
Slide 26
Retificador Trifásico Controlado
 Carga Indutiva e diodo de retorno
Circuitos Retificadores Controlados Eletrônica de Potência 26
Formas de onda para um circuito retificador trifásico:
Sistemas Digitais – Leonel Tedesco
Slide 27
Retificador Trifásico Controlado
 Carga Resistiva (meia onda)
Circuitos Retificadores Controlados Eletrônica de Potência 27
O circuito de um retificador trifásico de meia onda controlado é
mostrado na figura (a). Estes retificadores também são
denominados de retificadores três pulsos controlados porque a
pulsação da tensão de saída é três vezes a frequência da tensão
de entrada.
Três pulsos de gatilho são defasados de 120º ( 2π/ 3 )