Conversores CC'CA

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Eletrónica de Potência 
 V Grupo
 
Docente:
Aleixo Camacho, Eng.º
Inversores de CC-CA
Songo, Maio de 2023
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Abreviaturas 
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	Símbolo	Significado
	AC, CA	Corrente Alternada
	DC, CC	Corrente Contínua
	VSI	Inversores de fonte de tensão
	PWM	Modulação por Largura de Pulso
	SPWM	Modulação de largura de pulso sinusoidal
		Tensão na carga
	 , E	Tensão da fonte
	T	Período
	f	Frequência
	FWD	Díodo Roda Livre 
	δ	Angulo de Disparo
		Frequência dos pulsos de saída
	GTOs	Portão Desligar Tirístor
	IGBT	Transístor bipolar de porta isolada 
	MOSFET	Transístor Efeito de Campo de Metal-Oxido-Semicondutor 
	 STATCOM	Compensador Síncrono Estático
		Factor Triangular 
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1. Objectivos 
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1.1. Geral 
	Abordar acerca dos Inversores;	
1.2. Específicos 
•	Definir Inversores CC-CA; 
•	Classificar os diferentes tipos Inversores CC-CA;
•	Caracterizar os diferentes tipos Inversores CC-CA;
•	Mencionar as aplicações dos inversores nos diferentes sectores;
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2. Inversores 
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Inversor é a designação genérica de conversores estáticos que transformam tensão (ou corrente) contínua em tensão (ou corrente) alternada. A função de um inversor consiste em converter uma tensão de entrada CC em uma tensão de saída CA simétrica de amplitude e frequência desejadas. A tensão de saída pode ser fixa ou variável em uma frequência também fixa ou variável. Uma tensão variável de saída pode ser obtida variando-se a amplitude da tensão CC de entrada e mantendo-se o ganho do inversor constante. Por outro lado, se a tensão CC de entrada for fixa e não-controlável, uma tensão variável de saída pode ser obtida pela variação do ganho do inversor, a qual é normalmente realizada pelo controle modulação por largura de pulso (PWM) dentro do inversor. O ganho do inversor pode ser definido como a relação entre a tensão de saída CA e a tensão de entrada CC. (Rashid, 1993)
	
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2.1. Inversores Monofásicos 
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O inversor monofásico é um dispositivo eletrônico que converte energia de corrente contínua (CC) em corrente alternada (CA). O inversor monofásico é capaz de gerar energia elétrica de forma eficiente e confiável, isso significa que o inversor pode ser usado para gerar energia elétrica em casas, empresas e prédios comerciais. Além disso, o inversor monofásico é capaz de ajustar automaticamente a frequência e a tensão da saída de acordo com as condições de carga. (Ahmed, 2000)
	
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2.1. Inversores Monofásicos 
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2.1. Inversores Monofásicos 
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	Estado	S1	S2	S3	S4	Tensão de saída
	1	Ligada	Desligada	Desligada	Ligada	+E
	2	Ligada	Desligada	Desligada	Ligada	+E
	3	Ligada	Desligada	Ligada	Desligada	0
	4	Desligada	Ligada	Ligada	Desligada	-E
	5	Desligada	Ligada	Ligada	Desligada	-E
	6	Desligada	Ligada	Desligada	Ligada	0
	7	Ligada	Desligada	Desligada	Ligada	+E
	8	Ligada	Desligada	Desligada	Ligada	+E
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2.1. Inversores Monofásicos 
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A maioria das aplicações do inversor requer alguns meios de controlar a tensão de saída CA vários métodos podem ser usados para controlar a tensão de saída de um inversor, mas eles podem ser classificados nas seguintes três categorias amplas:
•	Controle da tensão de entrada DC fornecida ao inversor;
•	Controle da tensão dentro do inversor;
•	Controle da tensão de saída CA do inversor.
Podendo ser classificadas igualmente quanto a variação da forma de onda.
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2.1. Inversores Monofásicos 
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2.1.1.Modulação por largura de pulso único 
Consiste no controle de tensão, a forma de onda da tensão de saída consiste em um único pulso a cada semi-ciclo da tensão de saída requerida. Para uma dada frequência , a largura do pulso pode variar, a fim de controlar a tensão de saída AC. Analisando a forma de ondulação sem modulação. 
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2.1. Inversores Monofásicos 
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2.1.2. Modulação por largura de pulsos múltiplos 
Na modulação por largura de pulsos múltiplos a forma de onda da tensão de saída consiste em m pulsos para cada semi-ciclo da tensão de saída requerida provenientes da abertura e fecho rápidos das chaves. 
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2.1. Inversores Monofásicos 
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2.1.3.Modulação por largura de pulsos sinusoidal e por largura sinusoidal modificada 
Na modulação por largura de pulso senoidal, a tensão de saída é controlada pela variação dos períodos nos estados ligado e desligado, de modo que os períodos ligados (largura do pulso) sejam mais longos no pico da onda. A onda portadora de forma triangular e a onda senoidal de referência são ilustrados no gráfico onde a frequência de repetição do pulso do inversor é a mesma da frequência da portadora, segundo o gráfico.
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2.1. Inversores Monofásicos 
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2.1.4.Controle por deslocamento de fases 
O controle de tensão pode ser obtida usando inversores múltiplos e somando as tensões, de saída dos inversores individuais. Um inversor monofásico em ponte completa do gráfico pode ser interpretado como adição de dois inversores de meia ponte do gráfico. Um desfasamento de 180° grau produz uma tensão de saída, como mostrado no gráfico.
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2.2. Inversores Trifásicos 
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Um inversor trifásico converte a tensão CC em uma fonte CA trifásica usando três interruptores inversores monofásicos. A figura abaixo mostra um circuito que produz uma saída trifásica CA a partir de uma fonte CC.
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2.2. Inversores Trifásicos 
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2.2.1.	Principio de Funcionamento 
Uma tensão trifásica com suas fases desfasadas em 120º, entra no inversor de frequência passando por uma ponte retificadora que tem por objectivo transformar o sinal alternado em contínuo, este sinal é filtrado por um barramento CC geralmente composto por um ou mais capacitores. Após filtrado, o sinal é enviado para o bloco inversor, geralmente composto por transístores IGBTs ou MOSFETs, que recebem um sinal modulado do bloco de processamento, sendo que este define também a sequência de chaveamento dos transístores, resultando em um sinal alternado na saída do inversor.
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2.2. Inversores Trifásicos 
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2.2.2. Controle da tensão 
O controle de tensão nos conversores trifásicos é semelhante ao do inversor monofásico, sendo que para obtermos um inversor trifásico podemos acoplar 3 inversores monofásicos. 
2.2.2.1.	Modulação Trapezoidal 
Os sinais de comando são gerados por comparação de uma onda portadora triangular com uma onda modulante trapezoidal. A onda trapezoidal pode ser obtida a partir de uma onda triangular pela limitação de sua amplitude em Ar. (Rashid, 1993)
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2.2. Inversores Trifásicos 
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2.2.2.1.	Modulação Trapezoidal 
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2.2.2.2.	Modulação de Escada
O sinal modulante é uma onda escada, a escada não é uma amostra aproximada de uma onda senoidal. Os níveis dos patamares são calculados para eliminar harmônicos específicos. A razão das frequências de modulação muitos os números de degraus são escolhidos para obter a qualidade desejada da tensão de saída. Esse é um PWM otimizado e não é recomendado para menos que 15 pulsos em um ciclo. Foi mostrado que, para tensão fundamental de saída elevada e baixo fator de distorção, o número ótimo de pulsos em um ciclo é 15 para dois níveis, 21 para três níveis e 27 para quatro níveis. Esse tipo de controle fornece alta qualidade da tensão de saída com um valor fundamental de até 0,94Vs. (Rashid, 1993) 
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2.2.2.3.	Modulação Degrau
O sinal modulante é uma onda degrau, a onda degrau não é uma amostra aproximada da senoide. É dividida em intervalos específicos, por exemplo 20°, e cada intervalo é controlado individualmente para controlar a amplitude da componente fundamental e para eliminar harmônicos específicos. Esse tipo de controle dá baixa distorção, mas uma amplitude fundamental mais alta, se comparada àquela do controle PWM normal. (Rashid, 1993)
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2.2.2.3.	Modulação Degrau
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2.2.2.4.	Modulação por injeção de harmónicos
O sinal modulante é gerado pela injeção de harmônicos selecionados para a onda senoidal. Isso resulta em uma forma de onda de topo plano e reduz a quantia da sobre modulação. Ela fornece uma amplitude fundamental mais alta e baixa distorção da tensão de saída. 
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2.2. Inversores Trifásicos 
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2.2.2.5.	Modulação Delta
Na modulação delta, uma onda triangular oscila dentro de uma janela definida AV, acima e abaixo da senoide de referência. A função de chaveamento do inversor, que é idêntica à tensão de saída V0, é gerada a partir dos vértices de onda triangular o como mostrado. Ela é conhecida também como modulação histerese. Se a frequência da onda modulante for mudada mantendo-se a inclinação da onda triangular constante, o número e as larguras dos pulsos da onda modulada mudarão. 
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2.2. Inversores
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2.2.3.	Aplicação 
A aplicação dos inversores trifásicos pode ser notada em:
•	Retificadores com alto fator de potência;
•	 STATCOM - são dispositivos de ação rápida capaz de fornecer ou absorver corrente reativa e, assim, regular a tensão no ponto de conexão a uma rede elétrica. É categorizado em dispositivos de sistema de transmissão CA flexível (. A tecnologia é baseada em VSCs com válvulas semicondutoras em uma configuração modular de vários níveis.);
•	 Filtros Ativos - são filtro eletrónico analógico, distinguido dos outros pelo uso de um ou mais componentes activos, que podem prover alguma forma de amplificação da potência. Tipicamente este componente pode ser uma válvula termiónica, um transístor ou um amplificador operacional.
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3. 	Considerações Finais 
No âmbito da realização deste trabalho foi possível verificar que os conversores têm aplicação generalizada na indústria, como por exemplo em STATCOM e filtros activos fazendo a regulação da tensão.
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4. Referências Bibliográficas 
[1]-Ahmed, A. (2000). Eletrônica de Potência. (B. T. Lingüística, Trad.) São Paulo, Brasil : Pearson Pentrice e Hall.
[2]-Rashid, M. H. (1993). Power Electronicas - Circuits,Devices, and Aplicationns (Vol. 2). (C. A. Favato, Trad.) Pearson Pentrice Hall,Inc.
[3]-Fitzgerald, A.E. Maquinas Elétricas,(6°Edicao). Bookman ld. 
	
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FIM DA APRESENTAÇÃO
"Se você não puder se destacar pelo talento, vença pelo esforço."- Dave Weinbaum
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