Aula8 Elepot

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19/10/2020 1
Eletrônica de Potência
Aula 8
Alexandre Cunha Oliveira
Eletrônica de Potência
19/10/2020 2
Assunto da Aula:
 Conversores CA/CC - Retificadores polifásicos em estrela;
 Conversores CA/CC - Retificadores trifásicos não controlados;
 Conversores CA/CC - Retificadores trifásicos controlados;
 Exemplos.
Eletrônica de Potência
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Retificadores polifásicos em estrela
Retificação polifásica em estrela de
q fases:
 Fundamental a qf Hz.
Transformador com enrolamentos
polifásicos no secundário → q
retificadores monofásicos de meia-
onda
Ângulo de condução de cada diodo:
2π/q
Tensão e corrente na carga têm
componentes contínuas.
Eletrônica de Potência
19/10/2020 4
Retificadores polifásicos em estrela
Eletrônica de Potência
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Retificadores trifásico de meia onda – carga resistiva
Eletrônica de Potência
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Retificadores trifásico de meia onda – carga resistiva
Eletrônica de Potência
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Retificadores trifásico de meia onda – carga resistiva
 Time
0s 2ms 4ms 6ms 8ms 10ms 12ms 14ms 16ms 18ms 20ms 22ms 24ms 26ms 28ms 30ms 32ms 34ms 36ms 38ms 40ms 42ms 44ms 46ms 48ms 50ms
I(D3)
-2.0A
0A
2.0A
4.0A
ID3
I ( D 2 )
- 2 . 0 A
0 A
2 . 0 A
4 . 0 A
ID2
I ( D 1 )
- 2 . 0 A
0 A
2 . 0 A
4 . 0 A
S E L > >
ID1
V ( D 1 : 2 ) V ( V 1 : + ) V ( V 2 : + ) V ( V 3 : + ) - I ( R 1 )
- 2 0
0
2 0
Vo
Io
VcnVbnVan
Eletrônica de Potência
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Retificadores trifásico de meia onda – carga resistiva
Eletrônica de Potência
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Retificadores trifásico de meia onda – carga resistiva
Variação da tensão de saída (ocorre em Τ𝜋 6 , Τ
5𝜋
6 e Τ
3𝜋
2)
∆𝑣𝑜 = 𝑉𝑚 − 𝑣𝑎𝑛 ൗ
𝜋
6 = 𝑉𝑚 − 𝑉𝑚𝑠𝑒𝑛 ൗ
𝜋
6 =
𝑉𝑚
2
Eletrônica de Potência
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Retificadores trifásico de meia onda – carga resistiva
Eletrônica de Potência
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Retificadores trifásico de meia onda – carga resistiva e indutiva
Eletrônica de Potência
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Retificadores trifásico de meia onda – carga resistiva e indutiva
 Time
450ms 452ms 454ms 456ms 458ms 460ms 462ms 464ms 466ms 468ms 470ms 472ms 474ms 476ms 478ms 480ms 482ms 484ms 486ms 488ms 490ms 492ms 494ms 496ms 498ms 500ms
I(D3)
-2.0A
0A
2.0A
4.0A
SEL>>
ID3
I ( D 2 )
- 2 . 0 A
0 A
2 . 0 A
4 . 0 A
ID2
I ( D 1 )
- 2 . 0 A
0 A
2 . 0 A
4 . 0 A
ID1
V ( V 1 : + ) V ( V 2 : + ) V ( V 3 : + ) V ( D 1 : 2 ) - I ( R 1 )
- 2 0
0
2 0
Vo
Io
VcnVbnVan
Eletrônica de Potência
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Retificadores trifásico de meia onda – carga resistiva e indutiva
Variação da tensão de saída (ocorre em Τ𝜋 6 , Τ
5𝜋
6 e Τ
3𝜋
2)
∆𝑣𝑜 = 𝑉𝑚 − 𝑣𝑎𝑛 ൗ
𝜋
6 = 𝑉𝑚 − 𝑉𝑚𝑠𝑒𝑛 ൗ
𝜋
6 =
𝑉𝑚
2
Eletrônica de Potência
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Retificadores trifásico de meia onda – carga resistiva e indutiva
Eletrônica de Potência
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Retificadores trifásico de meia onda – carga resistiva e indutiva
Eletrônica de Potência
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Retificadores trifásico de onda completa – carga resistiva
Eletrônica de Potência
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Retificadores trifásico de onda completa – carga resistiva
Desprezando a indutância da fontes de tensão trifásica.
Eletrônica de Potência
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Retificadores trifásico de onda completa – carga resistiva e indutiva
𝑣𝑜 𝑡 = 𝑣𝑎𝑏 𝑡 = 𝑣𝑎𝑛 𝑡 − 𝑣𝑏𝑛 𝑡 = 𝑉𝑚𝑠𝑒𝑛 𝑤𝑡 − 𝑉𝑚𝑠𝑒𝑛(𝑤𝑡 − Τ
2𝜋
3)
𝑣𝑜 𝑡 = 3𝑉𝑚𝑠𝑒𝑛 𝑤𝑡 + Τ
𝜋
6 , para Τ
𝜋
6 < 𝑤𝑡 < Τ
𝜋
2
Tensão média de saída
𝑉𝑜𝑚𝑒𝑑 =
1
2𝜋
0׬
2𝜋
𝑣𝑜 𝑤𝑡 𝑑𝑤𝑡 =
1
Τ𝜋 3
׬ Τ𝜋 6
Τ𝜋 2 3𝑉𝑚𝑠𝑒𝑛 𝑤𝑡 + Τ
𝜋
6 𝑑𝑤𝑡
𝑉𝑜𝑚𝑒𝑑 =
3 3𝑉𝑚
𝜋
=
3
𝜋
𝑉𝐿𝐿
Variação da tensão de saída (ocorre em Τ𝜋 6 e Τ
𝜋
2)
∆𝑣𝑜 = 𝑉𝐿𝐿 − 𝑣𝑎𝑏 ൗ
𝜋
6 = 𝑉𝐿𝐿 − 𝑉𝐿𝐿𝑠𝑒𝑛 ൗ
𝜋
6 + ൗ
𝜋
6 =
2 − 3
2
𝑉𝐿𝐿
Eletrônica de Potência
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Retificadores trifásico de onda completa – carga resistiva e indutiva
 Time
450ms 452ms 454ms 456ms 458ms 460ms 462ms 464ms 466ms 468ms 470ms 472ms 474ms 476ms 478ms 480ms 482ms 484ms 486ms 488ms 490ms 492ms 494ms 496ms 498ms 500ms
I(D5) I(D2)
-5.0A
0A
5.0A
SEL>>
ID2ID5
I ( D 3 ) I ( D 6 )
- 5 . 0 A
0 A
5 . 0 A
ID6ID3
I ( D 1 ) I ( D 4 )
- 5 . 0 A
0 A
5 . 0 A
ID4ID1
V ( R 2 : 2 , L 2 : 2 )V ( V 4 : + ) V ( V 5 : + ) V ( V 6 : + ) V ( V 4 : + , V 5 : + ) V ( V 5 : + , V 6 : + ) V ( V 6 : + , V 4 : + ) I ( L 2 )
- 4 0
0
4 0
Io
Vo
VcaVbcVab
VcnVbnVan
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Retificadores trifásico controlado de meia onda
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Retificadores trifásico controlado de meia onda
Eletrônica de Potência
19/10/2020 22
Retificadores trifásico controlado de meia onda
Eletrônica de Potência
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Retificadores trifásico controlado de meia onda – Carga resistiva
Eletrônica de Potência
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Retificadores trifásico controlado de meia onda – Carga resistiva
Eletrônica de Potência
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Retificadores trifásico controlado de meia onda – Carga resistiva
Eletrônica de Potência
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Retificadores trifásico controlado de meia onda – Carga resistiva
Eletrônica de Potência
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Retificadores trifásico controlado de meia onda – Carga resistiva
Eletrônica de Potência
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Retificadores trifásico controlado de meia onda – Carga resistiva, indutiva e fonte
Eletrônica de Potência
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Retificadores trifásico controlado de meia onda – Carga resistiva, indutiva e fonte
Eletrônica de Potência
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Retificadores trifásico controlado de meia onda – Carga resistiva, indutiva e fonte
Eletrônica de Potência
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Retificadores trifásico controlado de meia onda – Carga resistiva, indutiva e fonte
Eletrônica de Potência
19/10/2020 32
Retificadores trifásico controlado de meia onda – Carga resistiva, indutiva e fonte
 Time
0s 2ms 4ms 6ms 8ms 10ms 12ms 14ms 16ms 18ms 20ms 22ms 24ms 26ms 28ms 30ms 32ms 34ms 36ms 38ms 40ms 42ms 44ms 46ms 48ms 50ms
I(X1:A)*3 V(V1:+,X1:K) V(V1:+) V(V1:+,V3:+) V(V1:+,V5:+)
-30
-20
-10
0
10
20
30
SEL>>
VT1
Vac
Vab
Van
IT1
V ( R 1 : 2 ) V ( V 1 : + ) V ( V 3 : + ) V ( V 5 : + ) I ( L 3 )
- 1 5
- 1 0
- 5
0
5
1 0
1 5
Io
Vo
VcnVbnVan
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Retificadores trifásico controlado de meia onda – Carga resistiva, indutiva e fonte
Eletrônica de Potência
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Retificadores trifásico controlado de meia onda – Carga resistiva, indutiva e fonte
 Time
0s 2ms 4ms 6ms 8ms 10ms 12ms 14ms 16ms 18ms 20ms 22ms 24ms 26ms 28ms 30ms 32ms 34ms 36ms 38ms 40ms 42ms 44ms 46ms 48ms 50ms
I(X1:A) V(V1:+) V(V1:+,X1:K) V(V1:+,V3:+) V(V1:+,V5:+)
-30
-20
-10
0
10
20
30
SEL>>
VT1
VacVab
Van
IT1
V ( R 1 : 2 ) V ( V 1 : + ) V ( V 3 : + ) V ( V 5 : + ) I ( L 3 )
- 1 5
- 1 0
- 5
0
5
1 0
1 5
VcnVbnVan
Io
Vo
Eletrônica de Potência
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Retificadores trifásico controlado de meia onda – Carga resistiva, indutiva e fonte
 Time
1.84800s 1.85000s 1.85200s 1.85400s 1.85600s 1.85800s 1.86000s 1.86200s 1.86400s 1.86600s 1.86800s 1.87000s 1.87200s 1.87400s 1.87600s 1.87800s 1.88000s 1.88200s 1.88400s1.84612s 1.88643s
V(X1:A,X1:K) V(V1:+,V3:+) V(V1:+,V5:+)
-100V
-50V
0V
50V
100V
Vac
Vab
VT1
V ( R 1 : 2 ) V ( V 1 : + ) V ( V 3 : + ) V ( V 5 : + ) I ( L 3 )
- 4 0 . 0
0
4 0 . 0
- 6 0 . 4
5 8 . 4
S E L > >
Io
VcnVbnVan
Vo
Eletrônica de Potência
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Retificadores trifásico controlado de meia onda – Carga resistiva, indutiva e fonte
 Time
2.0740s 2.0760s 2.0780s 2.0800s 2.0820s 2.0840s 2.0860s 2.0880s 2.0900s 2.0920s 2.0940s 2.0960s 2.0980s 2.1000s 2.1020s 2.1040s 2.1060s 2.1080s 2.1100s 2.1120s 2.1140s 2.1160s2.0721s 2.1186s
V(X1:A,X1:K) V(V1:+,V3:+) V(V1:+,V5:+)
-100V
-50V
0V
50V
100V
Vab
Vac
VT1
V ( R 1 : 2 ) V ( V 1 : + ) V ( V 3 : + ) V ( V 5 : + ) I ( L 3 )
- 4 0 . 0
0
4 0 . 0
- 6 1 . 1
6 6 . 5
S E L > >
Io
Vo
VbnVanVcn
Eletrônica de Potência
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Retificadorestrifásico controlado de meia onda – Carga resistiva, indutiva e fonte
 Time
2.24500s 2.25000s 2.25500s 2.26000s 2.26500s 2.27000s 2.27500s 2.28000s 2.28500s 2.29000s2.24264s
V(X1:A,X1:K) V(V1:+,V3:+) V(V1:+,V5:+)
-100V
-50V
0V
50V
100V
SEL>>
VabVac
VT1
V ( R 1 : 2 ) V ( V 1 : + ) V ( V 3 : + ) V ( V 5 : + ) I ( L 3 )
- 4 0
0
4 0
- 6 4
6 4
Vo
Io
VcnVan Vbn
Eletrônica de Potência
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Retificadores trifásico controlado de meia onda – Carga resistiva, indutiva e fonte
Exemplos:
Eletrônica de Potência
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Retificadores trifásico controlado de onda completa
Eletrônica de Potência
19/10/2020 40
Retificadores trifásico controlado de onda completa
Eletrônica de Potência
19/10/2020 41
Retificadores trifásico controlado de onda completa – Carga resistiva
Eletrônica de Potência
19/10/2020 42
Retificadores trifásico controlado de onda completa – Carga resistiva
Eletrônica de Potência
19/10/2020 43
Retificadores trifásico controlado de onda completa – Carga resistiva
Eletrônica de Potência
19/10/2020 44
Retificadores trifásico controlado de onda completa – Carga resistiva
Eletrônica de Potência
19/10/2020 45
Retificadores trifásico controlado de onda completa – Carga resistiva
Eletrônica de Potência
19/10/2020 46
Retificadores trifásico controlado de onda completa – Carga resistiva
Eletrônica de Potência
19/10/2020 47
Retificadores trifásico controlado de onda completa – Carga resistiva
Eletrônica de Potência
19/10/2020 48
Retificadores trifásico controlado de onda completa – Carga resistiva, indutiva e fonte de
tensão.
Eletrônica de Potência
19/10/2020 49
Retificadores trifásico controlado de onda completa – Carga resistiva, indutiva e fonte de
tensão.
Eletrônica de Potência
19/10/2020 50
Retificadores trifásico controlado de onda completa – Carga resistiva, indutiva e fonte de
tensão.
Eletrônica de Potência
19/10/2020 51
Retificadores trifásico controlado de onda completa – Carga resistiva, indutiva e fonte de
tensão.
Modo de condução descontínua – Fonte de tensão da carga nula
Tensão média de saída: 𝑉𝑜𝑚𝑒𝑑 =
1
2𝜋
0׬
2𝜋
𝑣𝑜 𝑤𝑡 𝑑𝑤𝑡
𝑉𝑜𝑚𝑒𝑑 =
1
Τ𝜋 3
׬ Τ𝜋 6+𝛼
𝛽− Τ𝜋 6
𝑣𝑎𝑏 𝑤𝑡 𝑑𝑤𝑡 =
3 3
𝜋
𝑉𝑚 𝑐𝑜𝑠
𝜋
3
+ 𝛼 − cos(𝛽)
Modo de condução contínua – Fonte de tensão da carga nula
Tensão média de saída: 𝑉𝑜𝑚𝑒𝑑 =
1
2𝜋
0׬
2𝜋
𝑣𝑜 𝑤𝑡 𝑑𝑤𝑡
𝑉𝑜𝑚𝑒𝑑 =
1
Τ𝜋 3
׬ Τ𝜋 6+𝛼
Τ𝜋 6+ Τ𝜋 3+𝛼
𝑣𝑎𝑏 𝑤𝑡 𝑑𝑤𝑡 =
3 3
𝜋
𝑉𝑚cos(𝛼)
Eletrônica de Potência
19/10/2020 52
Retificadores trifásico controlado de onda completa – Carga resistiva, indutiva e fonte de
tensão.
 Time
18.0ms 20.0ms 22.0ms 24.0ms 26.0ms 28.0ms 30.0ms 32.0ms 34.0ms 36.0ms 38.0ms 40.0ms 42.0ms 44.0ms 46.0ms 48.0ms 50.0ms 52.0ms 54.0ms 56.0ms16.5ms
V(X1:A,X1:K) V(G4B,G6B) V(G4B,G2B)
-120V
-80V
-40V
-0V
40V
80V
120V
SEL>>
Vac
Vab
VT1
V ( G 1 T , X 4 : A )V ( V 1 : + ) V ( G 4 B , V 3 : + )V ( G 6 B , G 2 B )V ( G 2 B , G 4 B )I( L 3 ) * 5 0
- 1 0 0 . 0
- 5 0 . 0
0
5 0 . 0
9 5 . 5
Io
Vo
VcaVbc Vab
Van
Eletrônica de Potência
19/10/2020 53
Retificadores trifásico controlado de onda completa – Carga resistiva, indutiva e fonte de
tensão.
 Time
198.00ms 200.00ms 202.00ms 204.00ms 206.00ms 208.00ms 210.00ms 212.00ms 214.00ms 216.00ms 218.00ms 220.00ms 222.00ms 224.00ms 226.00ms 228.00ms 230.00ms 232.00ms 234.00ms 236.00ms196.33ms
V(X1:A,X1:K) V(G4B,G6B) V(G4B,G2B)
-100V
-50V
0V
50V
100V
SEL>>
VacVab
VT1
I ( L 3 ) * 1 0 V ( G 1 T , X 4 : A )V ( V 1 : + ) V ( G 4 B , V 3 : + )V ( G 6 B , G 2 B )V ( G 2 B , G 4 B )
- 5 0
0
5 0
- 9 8
9 9
Io
Vo
VcaVbc Vab
Van
Eletrônica de Potência
19/10/2020 54
Retificadores trifásico controlado de onda completa – Carga tipo corrente.
Eletrônica de Potência
19/10/2020 55
Retificadores trifásico controlado de onda completa – Carga tipo corrente.
onde Vdo é a tensão média na carga para  = 0 e Vd é a tensão na carga 
considerando um ângulo   0.
Eletrônica de Potência
19/10/2020 56
Retificadores trifásico controlado de onda completa – Carga tipo corrente.
 Time
159.00ms 160.00ms 161.00ms 162.00ms 163.00ms 164.00ms 165.00ms 166.00ms 167.00ms 168.00ms 169.00ms 170.00ms 171.00ms 172.00ms 173.00ms 174.00ms 175.00ms 176.00ms 177.00ms 178.00ms 179.00ms 180.00ms 181.00ms158.03ms
V(G1T,X4:A) V(V1:+,V3:+) V(G6B,G2B) V(G2B,G4B) V(G4B,G2B) V(G6B,G4B) V(G2B,G6B)
-80V
-60V
-40V
-20V
-0V
20V
40V
60V
80V
-92V
90V
Vo
Eletrônica de Potência
19/10/2020 57
Retificadores trifásico controlado de onda completa – Carga tipo corrente.
 Time
158ms 160ms 162ms 164ms 166ms 168ms 170ms 172ms 174ms 176ms 178ms 180ms 182ms
V(G1T,X4:A) V(V1:+,V3:+) V(G6B,G2B) V(G2B,G4B) I(L3) V(G4B,G2B) V(G6B,G4B) V(G2B,G6B)
-80.0
-60.0
-40.0
-20.0
-0.0
20.0
40.0
60.0
80.0
-91.5
90.8
Vo
Eletrônica de Potência
19/10/2020 58
Retificadores trifásico controlado de onda completa – Carga tipo corrente.
 Time
2.045s 2.046s 2.047s 2.048s 2.049s 2.050s 2.051s 2.052s 2.053s 2.054s 2.055s 2.056s 2.057s 2.058s 2.059s 2.060s 2.061s 2.062s 2.063s 2.064s 2.065s 2.066s 2.067s 2.068s
V(G1T,X6:A) V(V1:+,V3:+) V(G6B,G2B) V(G2B,G4B) V(G6B,G4B) V(G4B,G2B) V(G2B,G6B)
-80V
-60V
-40V
-20V
-0V
20V
40V
60V
80V
-92V
90V
Vo
Eletrônica de Potência
19/10/2020 59
Retificadores trifásico controlado de onda completa – Carga tipo corrente.
 Time
2.245s 2.246s 2.247s 2.248s 2.249s 2.250s 2.251s 2.252s 2.253s 2.254s 2.255s 2.256s 2.257s 2.258s 2.259s 2.260s 2.261s 2.262s 2.263s 2.264s 2.265s 2.266s 2.267s 2.268s
V(G1T,X6:A) V(V1:+,V3:+) V(G6B,G2B) V(G2B,G4B) V(G6B,G4B) V(G4B,G2B) V(G2B,G6B)
-80.0V
-60.0V
-40.0V
-20.0V
-0.0V
20.0V
40.0V
60.0V
80.0V
-91.3V
89.1V
Vo
Eletrônica de Potência
19/10/2020 60
Retificadores trifásico controlado de onda completa – Carga tipo corrente.
Tensões CC Correntes de Fase
Eletrônica de Potência
19/10/2020 61
Retificadores trifásico controlado de onda completa – Carga tipo corrente.
 Time
1.9800s 1.9900s 2.0000s 2.0100s 2.0200s 2.0300s 2.0400s 2.0500s 2.0600s 2.0700s 2.0800s 2.0900s 2.1000s 2.1100s 2.1200s 2.1300s1.9738s
V(G4B,0) -I(V1)
-50A
-40A
-30A
-20A
-10A
0A
10A
20A
30A
40A
50A
Ian
Van
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