Aula4_Conversores CA-CC

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Conversores CA/CC Não Controlados
Objetivo:
Analisar o comportamento do retificador a diodos conectado tanto em redes elétricas
monofásicas quanto em redes elétricas trifásicas.
 Introdução
+
-
v0
i0
is
vs
diagrama de blocos de um
retificador
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Pontifícia Universidade Católica do Rio de Janeiro
Centro Técnico Científico - Departamento de Engenharia Elétrica
Eletrônica de Potência (ENG 1452)
Prof. Luís Fernando Monteiro
Conversores CA/CC Não Controlados
Retificador de onda completa monofásico – Resistência do lado CC
 Conceitos Básicos
vs
vs
is
is
i0
v0
i0
v0
iD1 iD3
iD1 iD3
2
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Eletrônica de Potência (ENG 1452)
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Conversores CA/CC Não Controlados
 Conceitos Básicos
0.26 0.27 0.28 0.29 0.3
Retificador de onda completa monofásico – fonte de corrente do lado CC
vs
is
v0
i0
iD1 iD3
i0
v0
iD1 iD3
vs
is
THD da Corrente is
48.34%
3
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Conversores CA/CC Não Controlados
 Conceitos Básicos
Retificador de onda completa monofásico – circuito RL do lado CC
id1 id2
vs
is
v0
i0
iD1 iD3
i0
v0
iD1 iD3
is
vs
THD da Corrente is
46.62%
4
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 Comutação das Correntes – Conversor meia ponte
Efeito do indutor do lado CA (Ls) – fonte de corrente do lado CC
v0
v0iD2
is = iD1
vs
Área Au
vs
i0
Ls
vLs
iS
Ângulo de comutação (u)
5
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 Cálculo do ângulo de comutação
Circuitos equivalentes durante e após a comutação das correntes
v0iD2
is = iD1
vs
i0
Ls
vs vs
Ls is = iD1
iD2
i0
v0 = 0
D1
D2
D1
D2
is = i0
v0
Ls
durante a comutação após a comutação
Durante a comutação os diodos D1 e D2
conduzem, com a tensão do lado CC em
curto-circuito!
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vs vcc
Conversores CA/CC Não Controlados
Efeito do indutor do lado CA (Ls) – fonte de corrente do lado CC
v0
iD3
vs
Área Au
i0
Ls
vLsiD1
0 . 2 6 0 . 2 7 0 . 2 8 0 . 2 9 0 . 3
Ângulo de comutação (u)
vS
v0
 Comutação das Correntes – Conversor ponte completa
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iD3
iu
Ls
iD1
 Cálculo do ângulo de comutação
Circuito equivalente durante o período comutação
v0 = 0
i0
vs
iD2iD4
is
iu
i0
Durante a comutação os 4
diodos conduzem, com a
tensão do lado CC em curto-
circuito!
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 Conversor CA/CC operando no modo descontínuo
0.26 0.27 0.28 0.29 0.3
0.26 0.27 0.28 0.29 0.3
THD da Corrente is
29.95%
v0vs
Ls
i0
is
1 2
3
v0
vs
i0
vs
is
9
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0.26 0.265 0.27 0.275 0.28
0.26 0.265 0.27 0.275 0.28
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 Conversor CA/CC operando no modo descontínuo
THD da Corrente is
52.3%
v0vs
Ls
i0
is
Lado CC composto por um circuito RC paralelo
i0
v0
|vs|
vS
is
10
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0.26 0.265 0.27 0.275 0.28
0.26 0.265 0.27 0.275 0.28
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 Conversor CA/CC operando no modo descontínuo
THD da Corrente is -> 44.0%
THD da Tensão vs -> 9.4%
v0vPCC
Ls1
i0
is
Lado CC composto por um circuito RC paralelo
i0
v0
|vs|
vS
is
Ls2
vs
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Conversores CA/CC Não Controlados
a
b
c
n
D1 D3 D5
D4 D6 D2
P
N
Diodos Superiores: D1, D3, D5
Diodos Inferiores: D4, D6, D2
i0 = Id
van
vbn
vcn
v0 = vPN
 Conversor CA/CC Trifásico
Retificador Trifásico – lado CC composto por uma fonte de corrente
ia
ib
ic
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 Conversor CA/CC Trifásico
Princípio de Operação – Tensão do lado CC, tensões e correntes do lado CA
0.36 0.37 0.38 0.39 0.4
isa isb isc
v0
va vb vc
D1 D3 D5
D4 D6D2
va vbvcvb
D6
vavc
va vb vc
D2 D4
vac vbcvab vba vca vcb
D1 D3 D5
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 Conversor CA/CC Trifásico
Princípio de Operação – tensão do lado CC e tensões do lado CA
van vbn vcn vcc van-vbn
v0
vab vbc vca
vab
v0
va vb vc
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 Conversor CA/CC Trifásico
Efeito de Ls na comutação das correntes
a
b
c
n
D1 D3 D5
D4 D6 D2
P
N
i0 = Id
van
vbn
vcn
v0 = vPN
ia
ib
ic
Ls
Ls
Ls
a’
b’
c’
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isa isb isc
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 Conversor CA/CC Trifásico
Efeito de Ls na comutação das correntes – Formas de onda
v0
va’b’ va’c’
ic ia ib
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 Conversor CA/CC Trifásico
Efeito de Ls na Comutação das Correntes – circuito em análise
P
N
i0 = Id
v0 = vPN
Ls
Ls
Ls ia
ib
ic
van
vbn
vcn
a’a
b’b
c’c
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0.36 0.37 0.38 0.39 0.4
(vb1n-vc1n)
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 Conversor CA/CC Trifásico
Comutação das correntes ib e ic – Forma de onda das tensões
v0
va’b’
va’c’
vb’c’
Comutação entre 
ib e ic
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 Conversor CA/CC Trifásico
Cálculo do valor médio da tensão v0
v0
vab
va’b’
/3
área descontada
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Conversores CA/CC Não Controlados
 Conversor CA/CC Trifásico
Lado CC composto por um circuito RC paralelo
a
b
c
n
D1 D3 D5
D4 D6 D2
P
N
vanvbn
vcn
v0 = vPN
ia
ib
ic
i0
iR iC
20
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ic_cc ir_cc icc
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 Conversor CA/CC Trifásico
Efeito de Ls nas tensões e correntes – Formas de onda
ia
vab
iR
iC
i0
ia = i0 ia = i0
v0
ia = -i0ia = -i0
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 Conversor CA/CC Trifásico
Efeito de Ls – Lado CC composto por um circuito RC paralelo
a
b
c
n
D1 D3 D5
D4 D6 D2
P
N
van
vbn
vcn
v0 = vPN
ia
ib
ic
Ls
Ls
Ls
a’
b’
c’
i0
iC iR
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0.36 0.37 0.38 0.39 0.4
icc ic_cc ir_cc
Conversores CA/CC Não Controlados
 Conversor CA/CC Trifásico
Efeito de Ls nas tensões e correntes – Formas de onda
v0
va’b’
ia
iR
iC
i0
vab
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23+1
van-vbn van-vcn vbn-vcn vbn-van vcn-van vcn-vbn
van vbn vcn
vab vac vbc vba vca vcbvcb