Conversores CCCA e Princípios de Operação de Inversores

2014 Pearson Todos os direitos reservados slide 1 Conversores CCCA Eletrônica Industrial Adaptado por Mário L Botêga Jr UNICEP 2014 Pearson Todos os direitos reservados slide 2 Ementa 1 Dispositivos semicondutores de potência Diodo SCR TRIAC TBP MOSFET IGBT 2 Conversores CACC Nãocontrolados e controlados monofásicos e trifásicos 3 Conversores CACA Controle ligadesliga e controle de fase monofásicos e trifásicos 4 Conversores CCCC Chopper abaixador elevador não isolados e isolados 5 Conversores CCCA Inversores PWM monofásicos e trifásicos 2014 Pearson Todos os direitos reservados slide 3 Introdução Os conversores CCCA são conhecidos como inversores A função de um inversor é alterar uma tensão de entrada CC e transformála em uma tensão de saída CA simétrica com amplitude e frequência desejadas A forma de onda da tensão de saída de um inversor ideal deve ser senoidal 2014 Pearson Todos os direitos reservados slide 4 Introdução 2014 Pearson Todos os direitos reservados slide 5 Introdução Os inversores podem ser classificados em 2014 Pearson Todos os direitos reservados slide 6 Princípio de Operação O princípio dos inversores monofásicos de meia ponte pode ser explicado com a ajuda da figura abaixo Divisor capacitivo a 2014 Pearson Todos os direitos reservados slide 7 Princípio de Operação FO de tensão e corrente para o inversor monofásico de meia ponte Condução Q1 Condução Q2 a Q1 e Q2 NUNCA podem conduzir ao mesmo tempo 2014 Pearson Todos os direitos reservados slide 8 Princípio de Operação Etapas de funcionamento Operação em dois níveis de tensão 2014 Pearson Todos os direitos reservados slide 9 Princípio de Operação Etapas de funcionamento Operação em três níveis de tensão 2014 Pearson Todos os direitos reservados slide 10 Princípio de Operação Tensão eficaz de saída do inversor monofásico de meia ponte Deve ser observado que a tensão média na saída do inversor é zero A tensão instantânea na saída do inversor é expressa pela série de Fourier como 2014 Pearson Todos os direitos reservados slide 11 Princípio de Operação A tensão eficaz da componente fundamental é A potência de saída na carga para a componente fundamental é 2014 Pearson Todos os direitos reservados slide 12 Princípio de Operação Exemplo 2014 Pearson Todos os direitos reservados slide 13 Princípio de Operação Exemplo Operação em 3 níveis 2014 Pearson Todos os direitos reservados slide 14 Princípio de Operação Exemplo Operação em 3 níveis 2014 Pearson Todos os direitos reservados slide 15 Princípio de Operação Exemplo Operação em 3 níveis 2014 Pearson Todos os direitos reservados slide 16 Inversores Monofásicos em Ponte Completa Inversor monofásico em ponte completa 2014 Pearson Todos os direitos reservados slide 17 A forma de onda para a tensão de saída é Inversores Monofásicos em Ponte Completa Condução Q1 e Q2 Condução Q3 e Q4 2014 Pearson Todos os direitos reservados slide 18 Inversores Monofásicos em Ponte Completa Etapas de funcionamento Operação em dois níveis de tensão 2014 Pearson Todos os direitos reservados slide 19 Inversores Monofásicos em Ponte Completa Etapas de funcionamento Operação em três níveis de tensão 2014 Pearson Todos os direitos reservados slide 20 Inversor Monofásico em Ponte Completa com Barramento CC variável 2014 Pearson Todos os direitos reservados slide 21 Tensão eficaz de saída do inversor monofásico em ponte completa Deve ser observado que a tensão RMS de saída deste inversor é o dobro da tensão de saída o inversor de meia ponte A tensão instantânea na saída do inversor é expressa pela série de Fourier como Inversores Monofásicos em Ponte Completa A tensão eficaz da componente fundamental é 2014 Pearson Todos os direitos reservados slide 22 Exemplo Repetir o exemplo anterior considerando um inversor monofásico de ponte completa Inversores Monofásicos em Ponte Completa 2014 Pearson Todos os direitos reservados slide 23 Modulação PWM Pulse Width Modulation O três métodos de modulação mais utilizados são PWM de pulso simples PWM de pulsos múltiplos PWM senoidal SPWM SPWM bipolar SPWM unipolar Modulação em Largura de Pulso PWM para Inversores Monofásicos 2014 Pearson Todos os direitos reservados slide 24 PWM de pulso simples Modulação em Largura de Pulso PWM para Inversores Monofásicos 2014 Pearson Todos os direitos reservados slide 25 PWM de múltiplos pulsos A FO da tensão de saída consistem em m pulsos para cada semiciclo se fo for a frequência de saída do inversor a frequência dos pulsos fp será fp2fom m2 m3 Largura do pulso tw m Modulação em Largura de Pulso PWM para Inversores Monofásicos 2014 Pearson Todos os direitos reservados slide 26 PWM de pulsos múltiplos com ciclo de trabalho variável m5 Modulação em Largura de Pulso PWM para Inversores Monofásicos 2014 Pearson Todos os direitos reservados slide 27 PWM senoidal Índice de modulação em amplitude M Vm Vc 0 M 1 Modulação em Largura de Pulso PWM para Inversores Monofásicos 2014 Pearson Todos os direitos reservados slide 28 Modulação SPWM bipolar Modulação em Largura de Pulso PWM para Inversores Monofásicos 2014 Pearson Todos os direitos reservados slide 29 Modulação SPWM bipolar Modulação em Largura de Pulso PWM para Inversores Monofásicos 2014 Pearson Todos os direitos reservados slide 30 Modulação em Largura de Pulso PWM para Inversores Monofásicos Modulação SPWM unipolar 2014 Pearson Todos os direitos reservados slide 31 Modulação em Largura de Pulso PWM para Inversores Monofásicos Modulação SPWM bipolar 2014 Pearson Todos os direitos reservados slide 32 Modulação PWM bipolar x unipolar Modulação PWM unipolar possui menor conteúdo ruído de alta frequência Modulação em Largura de Pulso PWM para Inversores Monofásicos 2014 Pearson Todos os direitos reservados slide 33 Circuito de acionamento para uma perna Circuito Acionador 2014 Pearson Todos os direitos reservados slide 34 Inversores Trifásicos em Ponte Inversor trifásico pode ser formado por três inversores monofásicos com acoplamento por transformador 2014 Pearson Todos os direitos reservados slide 35 Inversor trifásico em ponte Inversor tipo fonte de tensão VSI Voltage Source Inverter Inversores Trifásicos em Ponte 2014 Pearson Todos os direitos reservados slide 36 Condução de 180 Inversores Trifásicos em Ponte 2014 Pearson Todos os direitos reservados slide 37 Condução de 120 Inversores Trifásicos em Ponte 2014 Pearson Todos os direitos reservados slide 38 A carga pode ser conectada em estrela ou triângulo Inversores Trifásicos em Ponte 2014 Pearson Todos os direitos reservados slide 39 Inversores Trifásicos em Ponte 2014 Pearson Todos os direitos reservados slide 40 Inversores Trifásicos em Ponte Exemplo 2014 Pearson Todos os direitos reservados slide 41 Inversores Trifásicos em Ponte Exemplo 2014 Pearson Todos os direitos reservados slide 42 Inversores Trifásicos em Ponte Exemplo 2014 Pearson Todos os direitos reservados slide 43 Inversores Trifásicos em Ponte Exemplo 2014 Pearson Todos os direitos reservados slide 44 As técnicas mais utilizadas para inversores trifásicos são as seguintes PWM senoidal PWM de terceira harmônica PWM 60º Modulação por vetores espaciais Modulação em Largura de Pulso PWM para Inversores Trifásicos 2014 Pearson Todos os direitos reservados slide 45 PWM senoidal Modulação em Largura de Pulso PWM para Inversores Trifásicos 2014 Pearson Todos os direitos reservados slide 46 Exemplo de aplicação Acionamento para motor elétrico Inversores Trifásicos em Ponte 2014 Pearson Todos os direitos reservados slide 47 Exemplo de aplicação IPM Inversores Trifásicos em Ponte 2014 Pearson Todos os direitos reservados slide 48 Exemplo de aplicação Inversores Trifásicos em Ponte 2014 Pearson Todos os direitos reservados slide 49 Inversores de Corrente Inversor de corrente monofásico 2014 Pearson Todos os direitos reservados slide 50 Inversor de corrente monofásico Inversores de Corrente 2014 Pearson Todos os direitos reservados slide 51 Inversores de Corrente Inversor trifásico em ponte Inversor tipo fonte de corrente CSI Current Source Inverter 2014 Pearson Todos os direitos reservados slide 52 Inversor de corrente trifásico Inversores de Corrente