Projeto inversor PWM

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PROJETO DO INVERSOR
Faculdade de Ciência e Tecnologia Área 1
Discente: Sidnei de Jesus dos Santos
Disciplina: Eletrônica de Potência
Professor: José Luiz 
1. Introdução
Este relatório tem como objetivo apresentar os passos para o dimensionamento de um inversor modulado por largura de pulso com chaveamento bipolar. O chaveamento do circuito foi dimensionado de acordo com os dados pré-definidos de tensão de saída e máxima distorção harmônica. Simulações realizadas em software permitiram verificar a confirmação dos valores estabelecidos.
2. Parâmetros para dimensionar o inversor
· Tensão (): 100 V;
· Frequência de saída (f): 60 Hz
· Carga : Resistor (R): 30 Ω e um Indutor (L): 25 mH em série .
· Distorção Harmônica Total (DHTi) < 10%
 
Através dos dados pré-definidos podemos dimensionar o inversor da seguinte maneira:
 
O primeiro passo é calcular a tensão de pico (), de da frequência fundamental (60Hz).
 
 
 (1)
 
Com o valor de e considerando a taxa de modulação da amplitude () = 0.9, foi determinado a tensão CC na entrada.
 
 
 
 (2)
Em seguida mostra o cálculo da amplitude da corrente (I1) da frequência fundamental.
 
 
 
 (3)
Como o projeto determina que a distorção harmônica total da corrente seja menor que 10% e sabemos que o termo que ira produzir uma harmônica significante da corrente esta na frequência da portadora triangular. Foi considerado que amplitude da harmônica da corrente na frequência da portadora () é aproximada como.
 
 
 (4) 
 
 
A tabela 1 abaixo indica que a tensão da harmonica normalizada para n = mf e para ma =0,9 é 0.71 e com essa informação foi calculado amplitude da tensão na frequência da portadora.
Tabela 1 – Coeficientes de Fourier normalizados Vn/Vcc para o PWM bipolar.
 
 
 (5)
Também foi determinado impedância mínima na frequência ().
 
 (6)
Como valor da impedância é possível calcular a a taxa de modulação da frequência()
 
 
 
 (7)
Como mf é sempre ímpar e para garantir que a DHT seja menor que 10% , foi adotado um = 29. Com isso a frequência da portado será:
 
 
 (8)
 3. Circuito Proposto
A figura 1 mostra o circuito do inversor PWM. Para fazer a função do chaveamento foi utilizado quatro Mosfets no circuito.
Figura 1 – Circuito do conversor Buck
4. Simulação
Foi utilizado o software PSIM para analisar os espectros de Fourier, as formas de onda de tensão e corrente na carga.
Figura 2 – Referência senoidal e portadora triangular
 Figura 3 – Tensão na carga
Figura 4 – Corrente na carga.
De acordo com a figura 3 e 4, pode-se observar que a tensão e a corrente na carga confirmaram com os cálculos.
Figura 5 – Espectro da frequencia da tensão na carga.
Figura 6 – Espectro da frequência da corrente na carga.
Na figura 7 mostra Distorção harmônica total (DHT), foi a desejada, ou seja, ficou em torno de 10%, conforme solicita o projeto.
Figura 7 – Distorção harmônica Total.
5. Conclusão
 
Através dos cálculos foi possível desenvolver um inversor modulado por largura de pulso com chaveamento bipolar, que atende as necessidades do projeto. Esse trabalho foi muito importante, pois foi possível comprovar os resultados obtidos nos cálculos através da simulação.
6. Referências
HART, Daniel W. Eletrônica de potência: Análise e projetos de circuitos. Edição 1. Editora AMGH, 2011.