Aula7_Conversores CC-CA_parte1

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Introdução
+
-
VCC
ICC
is
vs
 Operação do conversor de frequência acionando um motor de indução (MI)
MI
vL
iL
1
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Centro Técnico Científico - Departamento de Engenharia Elétrica
Eletrônica de Potência (ENG 1452)
Prof. Luís Fernando Monteiro
-
vL e iL com defasagem angular < 90º => Energia transferida do conversor para o motor
vL e iL com defasagem angular = 90º => Não há demanda de energia
vL e iL com defasagem angular > 90º => Energia transferida do motor para o conversor
 Conversores de frequência utilizado para acionamento de MI com frequencia
de 400Hz
Aplicação - Conversores de Frequência
2
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Aplicação - Conversores de Frequência
 Conversor de frequência utilizado como UPS para aplicações industriais
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Eletrônica de Potência (ENG 1452)
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 Alguns dos fabricantes de conversores de frequência
WEG
http://www.weg.net/br/Produtos-e-Servicos/Drives/Inversores-de-Frequencia
Siemens
http://www.industry.siemens.com.br/drives/br/pt/conversores/pages/conversores-de-frequencia.aspx
INVT (Shenzhen INVT Electric CO.)
http://www.invt.com/english.aspx
Fabricantes - Conversores de Frequência
4
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http://www.invt.com/english.aspx
Shenzhen Veichi Electric Co., Ltd.
http://www.veichi.com/
LEISTER Technologies AG
http://www.leister.com/
WattDrive Antriebstechnik GmgH
http://www.wattdrive.com/
Conversor de Onda Quadrada Monofásico
 Conversor em meia ponte
cmd 1
cmd 2
0 a
S1
vd
vd
+
+
-
D1
D2
i
vab
vab
i
t
f(t)
vd
5
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cmd 2
S2-
ref
cmd 1
cmd 2
t3t1
t2 t4
t1 vab > 0 e i < 0  (S1 ON com a corrente i fluindo por D1)
t2 vab > 0 e i > 0  (S1 ON com a corrente i fluindo por S1)
t3 vab < 0 e i > 0  (S2 ON com a corrente i fluindo por D2)
t4 vab < 0 e i < 0  (S2 ON com a corrente i fluindo por S2)
Conversor de Onda Quadrada Monofásico
 Conversor em ponte completa
cmd 1
b
S1
vd
vd
+
+
-
D1
D2
i
vab
cmd 2
a
S3
D3
D4
vab
i
t
f(t)
2vd
6
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cmd 2
S2-
D2
cmd 1
S4
D4
ref
cmd 1
cmd 2
t3t1
t2 t4
t1 vab > 0 e i < 0  (S1, S4 ON com a corrente i fluindo por D1, D4)
t2 vab > 0 e i > 0  (S1, S4 ON com a corrente i fluindo por S1, S4 )
t3 vab < 0 e i > 0  (S2, S3 ON com a corrente i fluindo por D2, D3)
t4 vab < 0 e i < 0  (S2, S3 ON com a corrente i fluindo por S2, S3)
Conversor de Onda Quadrada Monofásico
 Conversor em ponte completa – Acionamento independente dos ramos
cmd 1
cmd 2
b
S1
vd
vd
+
+
-
D1
D2
i
vab
cmd 3
cmd 4
a
S3
D3
D4
va0
t
f(t)
vd
t
vd
vb0


2
+
0
7
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cmd 2
S2-
cmd 4
S4
ref 1
cmd 1
cmd 2
ref 2
cmd 3
cmd 4
t
2∙vd vab

 +
Conversor de Onda Quadrada Monofásico
 Conversor em ponte completa – Acionamento independente dos ramos
cmd 1
cmd 2
b
S1
vd
vd
+
+
-
D1
D2
i
vab
cmd 3
cmd 4
a
S3
D3
D4
t
2∙vd
vab
i
t2t1 t3 t4 t5 t6
8
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cmd 2
S2-
cmd 4
S4
ref 1
cmd 1
cmd 2
ref 2
cmd 3
cmd 4
t1 vab > 0 e i > 0  (S1, S4 ON com a corrente i fluindo por S1, S4)
t2 vab = 0 e i > 0  (S2, S4 ON com a corrente i fluindo por S4 xczx 
zm , D2 )
t3 vab = 0 e i = 0  (S2, S4 ON com a corrente i =0 )
t4 vab < 0 e i < 0  (S2, S3 ON com a corrente i fluindo por S2, S3)
t5 vab = 0 e i < 0  (S1, S3 ON com a corrente i fluindo por S3, D1)
t6 va0 = 0 e i = 0  (S1, S3 ON com a corrente i =0)
Conversor de Onda Quadrada Monofásico
 Espectro Harmônico – Tensão vab
t
2∙vd
vab
/2

f(t)
 -(/2)
 +(/2) 2
2 -(/2)-2∙vd
9
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)thsin(hcos
h
Vv
,...,,n
d
ab 















 
 2
8
531








2
cos81

h
Vb d Componente fundamental
-2∙vd
Conversor de Onda Quadrada Monofásico
0.6
0.8
1
am
pl
itu
de
 Espectro Harmônico – Tensão vab
3° harmônico
5° harmônico
7° harmônico
10
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0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5
0
0.2
0.4
alfa (radianos)
am
pl
itu
de
7° harmônico
Conversor de Onda Quadrada Trifásico
 Circuito base e Lógica de Chaveamento
cmd 1
cmd 4
cmd 3
cmd 6
cmd 5
cmd 2
ref a
cmd 1
cmd 4
Algoritmo de Controle
Comando dos IGBTs
0 a b c
S1 S3 S5
vd
vd
+
-
+
11
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cmd 4 cmd 6 cmd 2
van vbn vcn
ref b
cmd 3
cmd 6
ref c
cmd 5
cmd 2n
S4 S6 S2-
Conversor de Onda Quadrada Trifásico
 Fomas de Onda das Tensões
va0
vb0
t
f(t)
S1 ON
S4 ON
S1 ON
 2 3
S ON S ON
vd
-vd0
vd
12
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vc0
t
t
2/3S6 ON
S3 ON
S6 ON
S3 ON
5/3 8/3
S2 ON
S5 ON
S2 ON
S5 ON
/3 4/3 7/30
0-vd
vd
vd
-vd
Conversor de Onda Quadrada Trifásico
 Fomas de Onda das Tensões
va0
vb0
t
t
f(t)
S1 ON
S4 ON
S1 ON
S4 ON
S6 ON
S3 ON
S6 ON
S3 ON
vd
-vd
-vd
vd
0
0
13
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t
vab
2/3 5/3 2/3 8/3 30
S6 ON S6 ON
S1 ON
S6 ON
S1 ON
S3 ON
S4 ON
S3 ON
S4 ON
S6 ON
S1 ON
S6 ON
S1 ON
S3 ON
-vd 0
2vd
-2vd
Conversor de Onda Quadrada Trifásico
 Fomas de Onda das Tensões
S6 ON
S3 ON
S6 ON
S3 ON
S2 ON
S5 ON S5 ON
S2 ON
vd
t
t
f(t)
vd
vb0
vc0
-vd
-vd
14
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S2 ON S2 ON
t
S3 ON
S5 ON
S3 ON
S2 ON
S3 ON
S5 ON
S6 ON
S5 ON
S6 ON
S2 ON
S3 ON
S2 ON
2/3 5/30 /3 4/3 7/3 8/3
vbc
S6 ON
S5 ON
-vd
2vd
-2vd
Conversor de Onda Quadrada Trifásico
 Fomas de Onda das Tensões
S4 ON
S1 ON S1 ON
S2 ON
S5 ON S5 ON
S2 ON
t
t
f(t) va0
vc0
0
0
vd
-vd
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S2 ON S2 ON
t
S2 ON
S1 ON
S2 ON
S4 ON
S5 ON
S4 ON
S5 ON
S1 ON
S2 ON
S1 ON
 20 /3 4/3 7/3 3
vca
S5 ON
S1 ON
-2vd
2vd
0 -vd
Conversor de Onda Quadrada Trifásico
 Cálculo das tensões van , vbn , vcn em função de va0 , vb0 , vc0
0 n
a
vn0
vanva0
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0 n
b
c
vbn vcnvb0vc0
Conversor de Onda Quadrada Trifásico
S4 ON
S1 ON S1 ON t3
va0
v
0
vb0

S6 ON
S3 ON
S6 ON
S3 ON
5/3 8/30 2/3
2
t-vd
vd
-vd
vd
 Fomas de Onda das Tensões
f(t)
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S2 ON
S5 ON S5 ON
S2 ON
t
vc0
0
0
4/3 7/3
.vd2
t
.vd43
van
/3
.vd-2
3
.vd-4
vd
-vd
3 3
Conversor de Onda Quadrada Trifásico
 Fomas de Onda das Tensões
S4 ON
S1 ON S1 ON t3
va0
v
0
vb0

S6 ON
S3 ON
S6 ON
S3 ON
5/3 8/30 2/3
2
t
vd
-vd
-vd
vd
f(t)
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S2 ON
S5 ON S5 ON
S2 ON
t
vc0
0
0
4/3 7/3
.vd2
3
t
vbn
/3
.vd-2
3
3
.vd-4
.vd43
vd
-vd
Conversor de Onda Quadrada Trifásico
 Fomas de Onda das Tensões
S4 ON
S1 ON S1 ON t3
va0
v
0
vb0

S6 ON
S3 ON
S6 ON
S3 ON
5/3 8/30 2/3
2
t
vd
-vd
-vd
vd
f(t)
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S2 ON
S5 ON S5 ON
S2 ON
t
vc0
0
0
4/3 7/3
.vd2 t
/3
3
3
.vd
-4
vd
-vd
3
.vd4
vcn
.vd-23
Conversor de Onda Quadrada Trifásico
100
150
Va
100
150
Am
pl
itu
de
 (V
rm
s)
THD = 31 %
 Espectro Harmônico das Tensões van , vbn , vcn
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0
50
200 400 600 800 1000
Frequência (Hz)
0
0
50
Am
pl
itu
de
 (V
Conversor de Onda Quadrada Trifásico
 Espectro Harmônico das Tensões vab , vbc , vca
150
200
250
Vab
100
150
Am
pl
itu
de
 (V
rm
s)
200
250
THD = 31 %
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0 200 400 600 800 1000
Frequency (Hz)
0
50
100
200 400 600 800 1000
Frequência (Hz)
0
0
50
100
Am
pl
itu
de
 (V
THD = 31 %