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UNIVERSIDADE DA INTEGRAÇÃO INTERNACIONAL DA LUSOFONIA AFRO-BRASILEIRA INSTITUTO DE ENGENHARIA E DESENVOLVIMENTO SUSTENTÁVEL CURSO DE ENGENHARIA DE ENERGIAS CONVERSORES CC-CC: BUCK, BOOST, BUCK-BOOST, CÚK, SEPIC Prof.ª Ranoyca Nayana Alencar Leão e Silva Aquino. OBJETIVOS 1. Contextualizar e entender a importância do conversor buck-boost Analisar qualitativamente o conversor buck-boost2. princípio de operação; principais formas de onda e características, operando em modo de condução contínua; 3. Analisar quantitativamente a estrutura equações que descrevem cada etapa; obtendo as 2 CONVERSOR BUCK-BOOST • Conversor Buck-Boost – Abaixador ou Elevador de tensão • Principais características: Tensão de saída pode ser maior ou menor que a tensão de entrada; Polaridade da tensão de saída é invertida em relação à da entrada; Corrente de entrada é descontínua. 3 CONVERSOR BUCK-BOOST • Conversor Buck-Boost – Abaixador ou Elevador de tensão 4 CONVERSOR BUCK-BOOST 5 Este conversor apresenta duas etapas de operação: 1ª Etapa: Quando a chave S está ligada. Durante esta etapa, a tensão de entrada carrega o indutor e a carga é mantida pela tensão do capacitor. Equacionamento da 1ª etapa: CONVERSOR BUCK-BOOST 6 Este conversor apresenta duas etapas de operação: 2ª Etapa: Quando a chave S é desligada. Durante a 2ª etapa, o diodo entra em condução devido a energia armazenada no indutor L. Equacionamento da 2ª etapa: CONVERSOR BUCK-BOOST 7 Tem-se então pelo princípio de conservação de energia: CONVERSOR BUCK-BOOST 7 Tem-se então pelo princípio de conservação de energia: D= |𝑉 𝑂 | 𝑉 𝑖𝑛 +|𝑉 𝑜 | VinD = −𝑉𝑜(1 − 𝐷) VinD = −𝑉𝑜 + 𝑉𝑜𝐷 VinD − 𝑉𝑜𝐷 = −𝑉𝑜 D Vin− 𝑉𝑜 = −𝑉𝑜 Se D > 0,5 – a tensão de saída é maior que a tensão de entrada; Se D < 0,5 – a tensão de saída é menor que a tensão de entrada. CONVERSOR BUCK-BOOST 8 A partir do período de chaveamento, obtem-se a equação que descreve a ondulação de corrente no indutor: CONVERSOR BUCK-BOOST 9 A partir do período de chaveamento, obtem-se a equação que descreve a ondulação de corrente no indutor: CONVERSOR BUCK-BOOST 10 A ondulação de tensão no capacitor: CONVERSOR BUCK-BOOST 11 Ondulação de corrente no indutor e ondulação de tensão no capacitor: 12 Analisem: - Corrente média na carga; - Corrente média no indutor; - Corrente máxima e mínima no indutor; - Potência de saída. EXERCÍCIO / SIMULAÇÃO EXERCÍCIO / SIMULAÇÃO 1) Um conversor buck-boost tem tensão de entrada de 12V. O ciclo de trabalho é 0,25 e a frequência de chaveamento é 25 220kHz. A indutância é 150 µH e a capacitância de µF. A corrente de carga é Io=1,25 A, determine: A tensão média de saída; A ondulação da tensão de saída; A ondulação de corrente no indutor ΔI; A corrente de pico na chave; filtro é a) b) c) d) e) Os valores críticos de L e C; 13 CONVERSORES CC-CC 20 CONVERSORES CC-CC 21 CONVERSORES CC-CC 22 CONVERSORES CC-CC 23 CONVERSORES CC-CC 26 CONVERSORES CC-CC Comparação de ganhos de tensão dos conversores: 27 CONCLUSÃO DA AULA • Exposto na aula – Contextualização, importância e definição conversor CC-CC; Topologias; dos principais – – – Princípio de funcionamento e principais formas-de-onda; Com o exercício e a simulação pode-se fixar a operação e funcionalidade do conversor buck-boost 29 BIBLIOGRAFIA [1] RASHID, M. H., “Eletrônica de Potência - Circuitos, Dispositivos e Aplicações”, Makron Books, 3a Edição, 1999. [2] BARBI, I., MARTINS, D.C., “Conversores CC-CC Básicos Não Isolados”, Edição dos Autores. Florianópolis-SC, 2000; [3] em [4] http://www.dsce.fee.unicamp.br/~antenor/pdffiles/CAP1.pdf Acesso 25 de setembro de 2012. MOHAN, N., UNDELAND, T., ROBBINS, W., “Power Electronics: Converters, Applications and Design”. John Wiley & Sons, 2nd Edition, 1994. [5] AHMED, A., “Eletrônica de Potência”, Prentice-hall, 1a Edição, 2000. [6] Chryssis, G.: “High Frequency Switching Power Supplies: Theory and design”. McGraw-Hill, New York, 1984. 30 http://www.dsce.fee.unicamp.br/~
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