Eletronica de Potencia UDESC 4 4 Reversiveis 2 quadrantes

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Eletrônica de Potência II 
Capítulo 2 
Prof. Alessandro Batschauer 
1 Prof. Janderson Duarte 
Conversores CC-CC Não Isolados 
• Buck (abaixador) 
• Boost (elevador) 
• Buck-boost (abaixador-elevador) 
• Conversores reversíveis 
 Reversível em corrente 
 Reversível em tensão 
 Reversível em tensão e corrente 
2 
Introdução 
3 
• Em diversas aplicações deve-se controlar o fluxo de energia da fonte de 
entrada para a fonte de saída e vice-versa, sendo necessário o uso de 
conversores CC-CC reversíveis em tensão e/ou corrente 
• Uma aplicação bastante comum é a tração elétrica, onde durante a 
frenagem da máquina a energia cinética armazenada nas massas em 
movimento pode ser restituída para a fonte na forma de energia elétrica 
• Como outro exemplo, pode-se 
citar um conversor CC-CC que 
carrega baterias quando a rede 
elétrica está normal. Porém, ao 
ocorrer uma falha na rede, as 
baterias fornece energia através 
do conversor 
 Pré-regulador Inversor 
Conversor 
bidirecional 
Saída 
Banco de 
baterias 
Rede pública 
de energia 
Quadrantes de operação 
4 
PRIMEIRO 
QUADRANTE Vo 
Io 
Vo 
Io 
SEGUNDO 
QUADRANTE 
I  Carga  Fonte 
 Frenagem 
regenerativa 
II 
IV III 
I II 
IV III 
 Fonte  Carga 
 Tração 
TERCEIRO 
QUADRANTE Vo 
Io 
Vo 
Io 
QUARTO 
QUADRANTE 
I  Carga  Fonte 
 Frenagem 
regenerativa 
(sentido inverso 
de rotação) 
II 
IV III 
I II 
IV III 
 Fonte  Carga 
 Tração 
(sentido inverso 
de rotação) 
Quadrantes de operação 
5 
DOIS QUADRANTES 
Reversibilidade em 
corrente 
Vo 
Io 
I II 
IV III 
 Mesmo sentido 
de rotação 
 Tração e 
frenagem 
DOIS QUADRANTES 
Reversibilidade em 
tensão 
Vo 
Io 
I II 
IV III 
 Tração e frenagem 
 A polaridade da fcem 
deve ser invertida na 
frenagem 
QUATRO QUADRANTES 
Reversibilidade em 
tensão e corrente 
Vo 
Io 
I II 
IV III 
 Tração e 
frenagem 
 Ambos sentidos 
de rotação 
Conversor reversível em corrente: 
Estrutura básica 
6 
• Três modos de funcionamento: 
1. Modo tração 
2. Modo frenagem regenerativa 
3. Interruptores comutando complementarmente 
7 
S1 e S2 são comandadas 
complementarmente. 
iL 
Conversor reversível em corrente: 
1º Modo – Tração 
Vin 
S1 
L 
EC S2 
D1 
D2 
Vin 
S1 
L 
EC S2 
D1 
D2 
1ª ETAPA: 
2ª ETAPA: 
iL 
R 
R 
8 
Conversor reversível em corrente: 
2º Modo – Frenagem regenerativa 
1ª ETAPA: 
2ª ETAPA: 
iL 
Vin 
S1 
L 
EC S2 
D1 
D2 
Vin 
S1 
L 
EC S2 
D1 
D2 
iL 
R 
R 
S1 e S2 são comandadas 
complementarmente. 
Conversor reversível em Tensão: 
Estrutura básica 
9 
• Três modos de funcionamento: 
1. Modo tração 
2. Modo frenagem regenerativa 
3. Interruptores comutando simultâneamente 
Vin
Ec
L
S3
D1
S2
D4
iL
+- V0
10 
S2 está sempre fechado e 
S3 está comutando. 
Conversor reversível em tensão: 
1º Modo – Tração 
1ª ETAPA: 
2ª ETAPA: 
Vin
Ec
L
S3
D1
S2
D4
iL
+- V0
Vin
Ec
L
S3
D1
S2
D4
iL
+- V0
11 
S2 está comutando e 
S3 está sempre aberta. 
Conversor reversível em tensão: 
2º Modo – Frenagem 
1ª ETAPA: 
2ª ETAPA: 
Vin
Ec
L
S3
D1
S2
D4
iL
+- V0
Vin
Ec
L
S3
D1
S2
D4
iL
+- V0
12 
Conversor reversível em tensão: 
Equacionamento (comandos isolados) 
GANHO ESTÁTICO EM 
CONDUÇÃO CONTÍNUA 
o
in
V
D
V
 A tensão média na carga é dada por: 
     1in o oV V DT V D
GANHO ESTÁTICO EM 
CONDUÇÃO CONTÍNUA 
TRAÇÃO 
FRENAGEM 


1
1
o
in
V
V D
 A tensão média na carga é dada por: 
    1o in oV DT V V D
Portanto, para este conversor com este 
comando, pode-se empregar o equacionamento 
do conversores buck e boost 
13 
S2 e S3 são comandadas 
simultaneamente. 
Conversor reversível em tensão: 
1º Modo – Tração 
1ª ETAPA: 
2ª ETAPA: 
Vin
Ec
L
S3
D1
S2
D4
iL
+- V0
Vin
Ec
L
S3
D1
S2
D4
iL
+- V0
14 
S2 e S3 são comandadas 
simultaneamente. 
Conversor reversível em tensão: 
2º Modo – Frenagem 
1ª ETAPA: 
2ª ETAPA: 
Vin
Ec
L
S3
D1
S2
D4
iL
+- V0
Vin
Ec
L
S3
D1
S2
D4
iL
+- V0
15 
Conversor reversível em tensão: 
Equacionamento (comando simultâneo) 
GANHO ESTÁTICO EM 
CONDUÇÃO CONTÍNUA 
 2 1o
in
V
D
V
 A tensão média na carga é dada por: 
  

1in in
o
V DT V D T
V
T
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 
1 
0.8 
0.6 
0.4 
0.2 
0 
0.2 
0.4 
0.6 
0.8 
1 
M D ( ) 
D 
ONDULAÇÃO DA CORRENTE 
DE CARGA 
Ao final da 1ª etapa (t = ton) io = Imax: 
   
2
1in
V
I D D
Lf

 max min
in cV EI I DT
L
 max
2
inVI
Lf
Bibliografia 
16 
• Ivo Barbi, “Conversores CC-CC Básicos Não Isolados”. 
• Muhammad H. Rashid, “Eletrônica de Potência: 
Circuitos, Dispositivos e Aplicações”. 
• R. W. Erickson, D. Maksimovic, “Fundamentals of Power 
Electronics”, Second edition. 
• José A. Pomilio, “Eletrônica de Potência”, UNICAMP. 
Disponível em: 
<http://www.dsce.fee.unicamp.br/~antenor/>.