Introdução à Eletrônica de Potência

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9/24/2014 
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Quinta B005 
Sexta G102 
 
 Dispositivos Semicondutores de Potência 
◦ Diodos, Transistores e Tiristores 
 Conversores CA-CC (Retificadores) 
 Conversores CC-CC 
 Conversores CC-CA (Inversores) 
 Conversores CA-CA 
 
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 Barbi, Ivo. Projetos de Fontes 
Chaveadas. 
 
 
 Ahmed, Ashfaq. Eletrônica de Potência. 
 
 
 Melo, Luiz Fernando. Projeto de 
Fontes Chaveadas. 
 
 
 Gonçalves, Canesin. Course in Power 
Electronics. Disponível em: 
http://200.145.241.31/dee/gradua/elepot/ajuda
/applets.html 
 
 Pomílio, José Antenor. Notas de Aula da 
Disciplina Eletrônica de Potência. 
http://www.dsce.fee.unicamp.br/~antenor/ee83
3.html 
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 Primeira Parte: P1 – 0 à 10. 13/11 
 
 Segunda Parte:P2 – 0 à 7. 19/12 
 
 P3 – 0 à 3. 19/02. 
 
 Substitutiva – PS – 26/02. 
 
 Relatórios das Práticas – 0 à 1. 
 
 
 
 A Eletrônica de Potência é a ciência que trata 
da aplicação de dispositivos semicondutores 
de potência na conversão e no controle da 
energia em diversos níveis de potência. 
 
 Controle do fluxo de energia entre dois ou 
mais sistemas com características distintas. 
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 Ciência Multidisciplinar. 
 
 Circuitos Elétricos 
 Circuitos Magnéticos 
 Eletrônica Analógica e Digital 
 Conversão de Energia 
 Sistemas de Energia 
 Controle 
 Compatibilidade Eletromagnética 
 Acionamento de Máquinas Elétricas... 
 
 
 
 Os dispositivos Semicondutores de Potência 
operam como interruptores! 
 
 
 
◦ Tempo de comutação nulo 
(Entrada em condução e bloqueio 
instantâneo) 
◦ Resistência nula em condução 
◦ Resistência infinita quando 
bloqueado 
 
 
Interruptor Ideal (chave) 
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 Considerando a transferência de potência de 
uma fonte para uma carga qualquer 
 Usando uma chave ideal 
 Perdas são nulas! 
 
 
 
 
 
 
 
 Historicamente 
◦ Relés => Disjuntores => Reatores de núcleo 
Saturável => Retificadores à Arco => Válvulas 
Tiratron 
 
 
 
 Houve uma revolução no processamento de energia 
 
 Nasce a Eletrônica de Potência => ciência dedicada 
ao estudo dos conversores estáticos de potência para 
o processamento eletrônico e eficiente da energia 
elétrica. 
 
 
 
 
1960 – Invenção do Tiristor - GE 
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 Conversor Estático: 
◦ Sistema constituído por elementos passivos (R, L e 
C) e elementos ativos (interruptores), associados de 
tal forma a propiciar a conversar de energia. 
 
 
 
 
fs 
 Principais Aplicações dos Conversores Estáticos 
 
 
 
 
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 Conversores Estáticos 
 
 Conversores CC/CC 
 
 Conversores CA/CC 
◦ Retificadores 
 
 Conversores CC/CA 
◦ Inversores 
 
 Conversores CA/CA 
◦ Gradadores, Cicloconversores 
 
 
 
 
 
 Conversores CA/CC (Retificadores) 
 
◦ Monofásicos ou Trifásicos 
◦ Controlados ou Não Controlados (Diodos) 
◦ Converter uma forma de onda de tensão alternada em uma 
forma de onda de tensão contínua (fixa ou variável) 
 
 
 
 
 
 
 
Mudança do 
Valor médio! 
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 Conversores CC/CA (Inversores) 
◦ Convertem uma tensão CC fixa em uma tensão 
Monofásica ou Trifásica, fixa ou variável, e com 
frequências também fixas ou variáveis. 
 
 
 
 
 
 
Mudança do 
Valor Eficaz! 
 
 Associação de Retificadores e Inversores 
◦ Aplicação industrial – Acionamentos de Motores 
 
 
 
 
 
 
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 Associação de Retificadores e Inversores 
◦ Aplicação industrial – Acionamentos de Motores 
 
 
 
 
 
 
2,2m 
2,4m 
4,16kV – 220A 
 Fontes Alternativas e Renováveis de Energia + Conversores 
Estáticos(Conversor CA/CC + Conversor CC/CA) 
 
 
 
 
 
 
Eólica 
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 Fontes Alternativas e Renováveis de Energia + Conversores 
Estáticos (Conversor CC/CC + Conversor CC/CA) 
 
 
 
 
 
Solar Fotovoltaica 
 Elementos Passivos Utilizados nos Conversores 
 
 
 
 
 
 
Lineares dissipativos. 
Empregados para o 
amortecimento de 
oscilações e para proteção. 
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 Elementos Passivos Utilizados nos Conversores 
 
 
 
 
 
 
Lineares reativos. Operam como 
armazenadores intermediários de 
energia e filtragem de tensões 
e/ou correntes. 
 Elementos Passivos Utilizados nos Conversores 
 
 
 
 
 
 
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 Diodo Ideal 
 
 
 Característica Estática (Tensão x Corrente) 
 Polarizado Diretamente: entra em condução quando VF>0 
(Curto) 
 Polarizado Inversamente: é capaz de bloquear uma tensão 
reversa ilimitada – Circuito aberto 
 
 
 
 
 
 
 Diodo real - Característica Estática (Tensão x Corrente) 
 Polarizado Diretamente: Apresenta uma tensão (Vto) em série 
com uma resistência 
 Polarizado Inversamente: circulação de uma corrente reversa IR 
de baixo valor e com bloqueio de tensão limitado até a tensão 
reversa máxima VRRM 
 
 
 
 
 
 
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 Valores Médio e Eficaz de uma forma de onda 
 
 
 
 
 
 
 Valores Médio e Eficaz de uma forma de onda 
 
 
 
 
 
 
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 Perdas em condução: Convertida em calor! 
 
 
 
 
 V(TO): Tensão em Condução 
 iDmed: Corrente Média 
 rT: Resistência do Diodo 
 iDef: Corrente Eficaz 
 
 V(TO) e rT são dados de catálogo. 
 
 
 
 
Genérica: Serve para 
qualquer forma de 
onda 
 Diodo Comercial SKN20/08 
 
 
 
 
 
 
 
 
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 Características Dinâmicas 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Características Dinâmicas 
 
 
 
 
 
 
 
 
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 Características Dinâmicas 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Características Dinâmicas - Bloqueio 
 
 
 
 
 
 
 
 
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 Características Dinâmicas 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Valores Nominais: 
 
 
 Corrente média direta máxima – IF(avg) max 
 
 Corrente máxima de surto – IFSM 
 
 Tensão reversa máxima VRRM 
 
 Tensão em condução – VTO