EPO1 24 Conversores duais

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ELETRÔNICA DE POTÊNCIA IELETRÔNICA DE POTÊNCIA I
Aula 24 Aula 24 –– Conversores duaisConversores duais
UNIVERSIDADE DO ESTADO DE SANTA CATARINAUNIVERSIDADE DO ESTADO DE SANTA CATARINA
CENTRO DE CIÊNCIAS TECNOLCENTRO DE CIÊNCIAS TECNOLÓÓGICASGICAS
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELDEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELÉÉTRICATRICA
CURSO DE ENGENHARIA ELCURSO DE ENGENHARIA ELÉÉTRICATRICA
Prof. Leandro Michels, Dr. Eng.Prof. Leandro Michels, Dr. Eng.
leandromichels@gmail.comleandromichels@gmail.com
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PrincPrincíípio dos conversores duaispio dos conversores duais
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ƒƒ União de dois retificadores totalmente União de dois retificadores totalmente 
controlados (operacontrolados (operaçção em dois quadrantes) ão em dois quadrantes) 
com o propcom o propóósito de operar em quatro sito de operar em quatro 
quadrantesquadrantes
ƒƒ OperaOperaçção na carga com tensão positiva e ão na carga com tensão positiva e 
negativa e corrente positiva e negativanegativa e corrente positiva e negativa
ƒƒ AplicaAplicaçção: controle de motores de corrente ão: controle de motores de corrente 
contcontíínua (aceleranua (aceleraçção e frenagem com giro ão e frenagem com giro 
nos dois sentidos)nos dois sentidos)
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PrincPrincíípio dos conversores duaispio dos conversores duais
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ƒƒ Conversor Conversor →→ 11ºº e 4e 4ºº quadrantesquadrantes
CircuitoCircuito Circuito equivalenteCircuito equivalente
Tensão de saTensão de saíída vs. alfada vs. alfa Quadrantes de operaQuadrantes de operaççãoão
( )1.17 cosLmed oV V≅ α
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PrincPrincíípio dos conversores duaispio dos conversores duais
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ƒƒ Conversor Conversor →→ 22ºº e 3e 3ºº quadrantesquadrantes
CircuitoCircuito Circuito equivalenteCircuito equivalente
Tensão de saTensão de saíída vs. alfada vs. alfa Quadrantes de operaQuadrantes de operaççãoão
( )1.17 cosLmed oV V≅ − α
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PrincPrincíípio dos conversores duaispio dos conversores duais
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ƒƒ Conversor Conversor →→ 11ºº, 2, 2ºº, 3, 3ºº e 4e 4ºº quadrantesquadrantes
CircuitoCircuito Circuito equivalenteCircuito equivalente
Tensão de saTensão de saíída vs. alfada vs. alfa Quadrantes de operaQuadrantes de operaççãoão
180oP Nα +α =
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Problema da corrente de circulaProblema da corrente de circulaççãoão
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ƒƒ Problema Problema →→ os conversores possuem valores os conversores possuem valores 
mméédios de tensão iguais, mas valores instantâneos dios de tensão iguais, mas valores instantâneos 
diferentesdiferentes
ƒƒ DiferenDiferençças de tensão as de tensão →→ existe uma corrente existe uma corrente 
circulante entre os conversores muito altacirculante entre os conversores muito alta
ƒƒ SoluSoluçção ão →→ reatores de circulareatores de circulaçção (limita a corrente)ão (limita a corrente)
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ƒƒ Tensão de saTensão de saíídada
PrincPrincíípio de funcionamentopio de funcionamento
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P N
Z
V VV += 180oP Nα +α =
ƒƒ Conversor P ativo e N passivo Conversor P ativo e N passivo →→ 00oo ≤≤ αα < 90< 90ºº
ƒƒ Conversor N ativo e P passivo Conversor N ativo e P passivo →→ 9090oo < < αα ≤≤ 180180ºº
ƒƒ Conversor P passivo e N passivo Conversor P passivo e N passivo →→ αα = 90= 90ºº
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PrincPrincíípio de funcionamentopio de funcionamento
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ƒƒ Corrente de carga nula Corrente de carga nula →→ IILL = 0= 0
ƒƒ IIPP = = IINN = = IICC ≠≠ 00
ƒƒ Conversores com corrente de circulaConversores com corrente de circulaçção em um são em um sóó
sentidosentido
IICC IICC
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ExemploExemplo
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ƒƒ Tensão nula Tensão nula →→ ααPP==9090ºº, L=1mH, L=1mH
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ƒƒ Tensão nula Tensão nula →→ ααPP==9090ºº, L=10mH, L=10mH
ExemploExemplo
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ƒƒ IIPP = I= ILL + I+ ICC IINN = I= ICC
ƒƒ Conversores com corrente de circulaConversores com corrente de circulaçção em um são em um sóó
sentidosentido
IICC IICC
IILL IILL
PrincPrincíípio de funcionamentopio de funcionamento
ƒƒ Corrente de carga positiva Corrente de carga positiva →→ IILL>0A >0A 
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ExemploExemplo
ƒƒ Tensão nula Tensão nula →→ αα==9090ºº, L=10mH, I, L=10mH, ILL=10A=10A
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ExemploExemplo
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ƒƒ Tensão positiva Tensão positiva →→ αα==3030ºº, L=10mH, I, L=10mH, ILL=10A=10A
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ExemploExemplo
ƒƒ Tensão negativa Tensão negativa →→ αα==120120ºº, L=10mH, I, L=10mH, ILL=10A=10A
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ƒƒ IIPP = I= ICC IINN = I= ILL + I+ ICC
ƒƒ Conversores com corrente de circulaConversores com corrente de circulaçção em um são em um sóó
sentidosentido
IICC IICC
IILL
PrincPrincíípio de funcionamentopio de funcionamento
IILL
ƒƒ Corrente de carga negativa Corrente de carga negativa →→ IILL<0<0
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ExemploExemplo
ƒƒ Tensão nula Tensão nula →→ αα==9090ºº, L=10mH, I, L=10mH, ILL==--10A10A
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ExemploExemplo
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ƒƒ Tensão positiva Tensão positiva →→ αα==3030ºº, L=10mH, I, L=10mH, ILL==--10A10A
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ExemploExemplo
ƒƒ Tensão negativa Tensão negativa →→ αα==3030ºº, L=10mH, I, L=10mH, ILL==--10A10A
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CCáálculo da corrente de circulalculo da corrente de circulaççãoão
ƒƒ 00oo < < ααPP < 60< 60ºº
( ) ( )( )3 3 2 cos senoC P P PVI L= α α − απω
ƒƒ 6060oo < < ααPP < 90< 90ºº
2 2 2cos sen
3 3 33 3 2
cos sen
3 3 3
P P P
o
C
P P P
VI
L
⎡ π π π ⎤⎛ ⎞ ⎛ ⎞ ⎛ ⎞−α α − − α −⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎜ ⎟⎢ ⎥⎝ ⎠ ⎝ ⎠ ⎝ ⎠⎢ ⎥= ⎢ ⎥πω π π π⎛ ⎞ ⎛ ⎞ ⎛ ⎞+ α − −α − −α⎢ ⎥⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎜ ⎟⎝ ⎠ ⎝ ⎠ ⎝ ⎠⎣ ⎦
ƒƒ Valor mValor mááximoximo
max
0.567 2 o
C
VI
L
= ω
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Corrente de circulaCorrente de circulaçção vs. alfaão vs. alfa
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CCáálculo das harmônicas na cargalculo das harmônicas na carga
ƒƒ Amplitude das harmônicas Amplitude das harmônicas 
( )( ) ( )( )cos 1 cos 12 sen
1 1
P Po
n
n nmVV
m n n
− α + απ⎛ ⎞= −⎜ ⎟π − +⎝ ⎠
m m →→ nnúúmero de pulsos de cada grupo (positivo/ mero de pulsos de cada grupo (positivo/ 
negativo) negativo) 
n n →→ ordem da harmônicaordem da harmônica
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Exemplo Exemplo -- harmônicasharmônicas
ƒƒ Conversor dual de três pulsos Conversor dual de três pulsos 
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Estruturas de conversores duaisEstruturas de conversores duais
ƒƒ MonofMonofáásico sico –– ponto mponto méédio dio 
ƒƒ MonofMonofáásico sico –– ponte completaponte completa
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Estruturas de conversores duaisEstruturas de conversores duais
ƒƒ TrifTrifáásico sico –– ponto mponto méédio dio 
ƒƒ TrifTrifáásico sico –– ponte completaponte completa
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OperaOperaçção sem circulaão sem circulaçção de correnteão de corrente
ƒƒReduzReduz--se os esforse os esforçços nos semicondutoresos nos semicondutores
ƒƒ EvitaEvita--se a necessidade dos reatores de se a necessidade dos reatores de 
interfase interfase