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Aula5_Conversores CA-CC_Controlados

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Conversores CA/CC Controlados
Objetivo:
Analisar o comportamento do retificador controlado a tiristores conectado tanto em redes
elétricas monofásicas quanto em redes elétricas trifásicas.
 Introdução
+
-
VCC
ICC
is
vs
VCC
ICC
retificador
inversor
VCC positivo e ICC positivo => Modo retificador onde a energia é transferida do lado 
ca para o lado cc
VCC negativo e ICC positivo => Modo inversor onde a energia é transferida do lado cc 
para o lado ca
1
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 Controlados
Retificador de meia onda – lado CC composto por uma resistência R
 Circuitos básicos a tiristores
0.36 0.37 0.38 0.39 0.4
vs vCC
i
vs
vCC
i
R
+
-
t = 
2
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 Controlados
Retificador de meia onda – lado CC composto por um circuito RL
 Circuitos básicos a tiristores
vs vCC
i
R
-
+ L
vR
-
+
+ -vL
i
vS
vR
vCC
t = 
3
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 Controlados
Retificador de meia onda – lado CC composto por um indutor (L) e uma
fonte de tensão (vCC)
 Circuitos básicos a tiristores
vs vCC
i
-
+ L
+ -vL
vConst i
vS
vConst
vCC
t = 
4
Pontifícia Universidade Católica do Rio de Janeiro
Centro Técnico Científico - Departamento de Engenharia Elétrica
Eletrônica de Potência (ENG 1452)
Prof. Luís Fernando Monteiro
K
Conversores CA/CC Controlados
 Circuito de disparo
sensor de 
tensão gerador_rampa
referência
vS
-
+
-
+
vCC
iG
5
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 Controlados
ref V28 v_sensor d_serra
 Circuito de disparo – Fomas de Onda
vS
vCC
vS -> sensor de tensão
referência
rampa
sinal de comando
6
Pontifícia Universidade Católica do Rio de Janeiro
Centro Técnico Científico - Departamento de Engenharia Elétrica
Eletrônica de Potência (ENG 1452)
Prof. Luís Fernando Monteiro
vcc vs
Retificador com Ls = 0 –> Lado CC composto por uma fonte de corrente
 Circuitos Monofásicos
Conversores CA/CC Controlados
vCCvS
LS = 0
iS
T1 T3
T4 T2
vS
vCC
iS
vS
t = 
Valor médio da tensão do lado CC ?
7
Pontifícia Universidade Católica do Rio de Janeiro
Centro Técnico Científico - Departamento de Engenharia Elétrica
Eletrônica de Potência (ENG 1452)
Prof. Luís Fernando Monteiro
Retificador com Ls  0 –> Lado CC composto por uma fonte de corrente
 Circuitos Monofásicos
Conversores CA/CC Controlados
vCCvS
LS  0
iS
T1 T3
T4 T2
vd vs
vS
vCC
iS
vS
Au

+u
ângulo de comutação ?
valor médio da tensão do lado CC ?
8
Pontifícia Universidade Católica do Rio de Janeiro
Centro Técnico Científico - Departamento de Engenharia Elétrica
Eletrônica de Potência (ENG 1452)
Prof. Luís Fernando Monteiro
Retificador operando como inversor =>  > 90º
 Circuitos Monofásicos 
Conversores CA/CC Controlados
vCCvS
LS  0
iS
T1 T3
T4 T2
0.38 0.385 0.39 0.395 0.4
vd vs
vS iS
vCC
vS
 u 
 => ângulo de extinção
ICC
9
Pontifícia Universidade Católica do Rio de Janeiro
Centro Técnico Científico - Departamento de Engenharia Elétrica
Eletrônica de Potência (ENG 1452)
Prof. Luís Fernando Monteiro
Princípio de operação -> condução dos tiristores
 Circuitos Trifásicos a Tiristores 
Conversores CA/CC Controlados
vCC
T1 T3 T5
T4 T6 T2
a
b
c
n ia
van vbnvcn
ia
 = 0
ângulo de disparo  = 0.
tiristor T1 entra em condução quando van>vbn e van>vcn.
tiristor T4 entra em condução quando van<vbn e van<vcn.
10
Pontifícia Universidade Católica do Rio de Janeiro
Centro Técnico Científico - Departamento de Engenharia Elétrica
Eletrônica de Potência (ENG 1452)
Prof. Luís Fernando Monteiro
t=0
Princípio de operação -> condução dos tiristores
 Circuitos Trifásicos a Tiristores 
Conversores CA/CC Controlados
vCC
T1 T3 T5
T4 T6 T2
a
b
c
n ia
van vbnvcn
ib
ângulo de disparo  = 0.
tiristor T3 entra em condução quando vbn>van e vbn>vcn.
tiristor T6 entra em condução quando vbn<vcn e vbn<vcn.
=0
11
Pontifícia Universidade Católica do Rio de Janeiro
Centro Técnico Científico - Departamento de Engenharia Elétrica
Eletrônica de Potência (ENG 1452)
Prof. Luís Fernando Monteiro
t=0
0.36 0.37 0.38 0.39 0.4
Princípio de operação -> condução dos tiristores
 Circuitos Trifásicos a Tiristores 
Conversores CA/CC Controlados
vCC
T1 T3 T5
T4 T6 T2
a
b
c
n ia
van vbnvcn
ic
t=0
ângulo de disparo  = 0.
tiristor T5 entra em condução quando vcn>van e vcn>vbn.
tiristor T2 entra em condução quando vcn<van e vcn<vbn.
=0
12
Pontifícia Universidade Católica do Rio de Janeiro
Centro Técnico Científico - Departamento de Engenharia Elétrica
Eletrônica de Potência (ENG 1452)
Prof. Luís Fernando Monteiro
0.36 0.37 0.38 0.39 0.4
Princípio de operação -> condução dos tiristores
 Circuitos Trifásicos a Tiristores 
Conversores CA/CC Controlados
vCC
T1 T3 T5
T4 T6 T2
a
b
c
n ia
vanvbn vcn
ia
t=30
ângulo de disparo   0, corresponde ao perído entre o 
instante van>vbn e van>vcn (t = 30 ) e o instante em que T1
entra em condução. 

13
Pontifícia Universidade Católica do Rio de Janeiro
Centro Técnico Científico - Departamento de Engenharia Elétrica
Eletrônica de Potência (ENG 1452)
Prof. Luís Fernando Monteiro
0.375 0.38 0.385 0.39 0.395
van-vbn vbn-vcn vcn-van vcc
Princípio de operação -> retificador operando sem LS
 Circuitos Trifásicos a Tiristores 
Conversores CA/CC Controlados
vCC
T1 T3 T5
T4 T6 T2
a
b
c
n ia
ia
van
vCC
vcavbc vab

vcn
14
Pontifícia Universidade Católica do Rio de Janeiro
Centro Técnico Científico - Departamento de Engenharia Elétrica
Eletrônica de Potência (ENG 1452)
Prof. Luís Fernando Monteiro
Ângulo de disparo  = 0º
 Circuito Trifásico - Tensão do lado CC
Conversores CA/CC Controlados
vCC
vab vbc vcavan vbn vcn
15
Pontifícia Universidade Católica do Rio de Janeiro
Centro Técnico Científico - Departamento de Engenharia Elétrica
Eletrônica de Potência (ENG 1452)
Prof. Luís Fernando Monteiro
Ângulo de disparo  = 30º
Conversores CA/CC Controlados
vCC
vab vbcvca
van vbn vcn
 Circuito Trifásico - Tensão do lado CC
16
Pontifícia Universidade Católica do Rio de Janeiro
Centro Técnico Científico - Departamento de Engenharia Elétrica
Eletrônica de Potência (ENG 1452)
Prof. Luís Fernando Monteiro
Ângulo de disparo  = 60º
Conversores CA/CC Controlados
vCC
vab vbcvca
van vbnvcn
 Circuito Trifásico - Tensão do lado CC
17
Pontifícia Universidade Católica do Rio de Janeiro
Centro Técnico Científico - Departamento de Engenharia Elétrica
Eletrônica de Potência (ENG 1452)
Prof. Luís Fernando Monteiro
Ângulo de disparo  = 90º
Conversores CA/CC Controlados
vCC
vabvbc vca
vanvbn vcn
 Circuito Trifásico - Tensão do lado CC
18
Pontifícia Universidade Católica do Rio de Janeiro
Centro Técnico Científico - Departamento de Engenharia Elétrica
Eletrônica de Potência (ENG 1452)
Prof. Luís Fernando Monteiro
Ângulo de disparo  = 120º
Conversores CA/CC Controlados
vCC
vabvbc vca
vanvbn vcn
 Circuito Trifásico - Tensão do lado CC
19
Pontifícia Universidade Católica do Rio de Janeiro
Centro Técnico Científico - Departamento de Engenharia Elétrica
Eletrônica de Potência (ENG 1452)
Prof. Luís Fernando Monteiro
Ângulo de disparo  = 150º
Conversores CA/CC Controlados
vCC
vabvbc vca
vanvbn vcn
 Circuito Trifásico - Tensão do lado CC
20
Pontifícia Universidade Católica do Rio de Janeiro
Centro Técnico Científico - Departamento de EngenhariaElétrica
Eletrônica de Potência (ENG 1452)
Prof. Luís Fernando Monteiro
Ângulo de disparo  = 180º
Conversores CA/CC Controlados
vCC
vab vbc vca
van vbn vcn
 Circuito Trifásico - Tensão do lado CC
21
Pontifícia Universidade Católica do Rio de Janeiro
Centro Técnico Científico - Departamento de Engenharia Elétrica
Eletrônica de Potência (ENG 1452)
Prof. Luís Fernando Monteiro
van-vbn va1-vb1
van-vbn vcc
Princípio de operação -> retificador operando com LS  0
 Circuitos Trifásicos a Tiristores 
Conversores CA/CC Controlados
vCC
T1 T3 T5
T4 T6 T2
a1
b1
c1
n
ia
a
b
c
 
t = 0
Au
Au
2
Au = 2∙Ls∙Icc
Icc => Amplitude da fonte de corrente do lado CC
LS
LS
LS
22
Pontifícia Universidade Católica do Rio de Janeiro
Centro Técnico Científico - Departamento de Engenharia Elétrica
Eletrônica de Potência (ENG 1452)
Prof. Luís Fernando Monteiro
va1-vb1 vb1-vc1 vc1-va1 vcc
Operação como Inversor
 Circuitos Trifásicos a Tiristores 
Conversores CA/CC Controlados
vCC
T1 T3 T5
T4 T6 T2
a1
b1
c1
n ia
a
b
c
OBS: Ângulo de extinção  tem que ser maior do que o valor tq , que corresponde ao 
período mínimo que o tiristor deve ficar reversamente polarizado para não entrar em 
condução de modo indevido.
 
vcn van
ia
va1b1 vb1c1vc1a1
vcc
 = 180º - (+)
LS
LS
LS
23
Pontifícia Universidade Católica do Rio de Janeiro
Centro Técnico Científico - Departamento de Engenharia Elétrica
Eletrônica de Potência (ENG 1452)
Prof. Luís Fernando Monteiro

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