Conversor CCCA Ponte Completa Acionamento de Chaves e Análise da Forma de Onda

Questão 1 Observando as topologias apresentadas nos conversores CCCA em ponte completa encontramos quatro diodos de roda livre D1 D2 D3 e D4 dois braços de chaves inversoras S1 S2 S3 e S4 e a carga Segundo Hart 2016 uma das características deste conversor é uma tensão de saída de forma de onda quadrada As quatro chaves possuem uma funcionalidade fundamental para o funcionamento correto do conversor A seguir podemos verificar a topologia de um conversor CCCA em ponte completa Fonte HART D W Eletrônica de potência análise e projetos de circuitos McGraw Hill Brasil 2016 Dessa forma seguindo a imagem como referência explique como essas quatro chaves devem ser acionadas para formar uma forma de onda quadrada na carga 01 Para se formar uma onda quadrada na carga as chaves devem trabalhar da seguinte forma Instante 1 S1 e S4 ligadas fechadas S2 e S3 desligadas abertas simultaneamente A corrente circula conforme a figura a seguir Instante 2 S1 e S4 desligadas abertas S2 e S3 ligadas fechadas simultaneamente A corrente circula conforme a figura a seguir As configurações dos instantes 1 e 2 se repetem ao longo do tempo de acordo com a frequência de acionamento e com o tempo de acionamento desejado 02 Inicialmente vamos considerar os diodos ideais dessa forma a tensão na fonte e na carga terá o seguinte formato A corrente na carga terá o mesmo formado que a tensão Vo visto que a carga é puramente resistiva modificando apenas o valor de pico que será 𝐼𝑝 60 2 20 3 2 𝐴 A potência média na carga pode ser calculada por 𝑃𝑚 1 2𝜋 𝑣𝑜𝜔𝑡𝑖𝜔𝑡𝑑𝜔𝑡 2𝜋 0 𝑃𝑚 1 2𝜋 𝑣𝑜𝜔𝑡𝑖𝜔𝑡𝑑𝜔𝑡 𝜋 0 1 2𝜋 𝑣𝑜𝜔𝑡𝑖𝜔𝑡𝑑𝜔𝑡 2𝜋 𝜋 1 2𝜋 2 𝑣𝑜𝜔𝑡𝑖𝜔𝑡𝑑𝜔𝑡 𝜋 0 𝑃𝑚 1 𝜋 602𝑠𝑒𝑛𝜔𝑡 32𝑠𝑒𝑛𝜔𝑡𝑑𝜔𝑡 360 𝜋 𝑠𝑒𝑛2𝜔𝑡𝑑𝜔𝑡 𝜋 0 𝜋 0 𝑃𝑚 360 𝜋 𝜔𝑡 2 𝑠𝑒𝑛2𝜔𝑡 4 0 𝜋 𝑃𝑚 360 𝜋 𝜋 2 180 𝑊 O fator de potência é unitário visto que a carga é puramente resistiva e consequentemente tensão e corrente na carga estão em fase 01 Para se formar uma onda quadrada na carga as chaves devem trabalhar da seguinte forma Instante 1 S1 e S4 ligadas fechadas S2 e S3 desligadas abertas simultaneamente A corrente circula conforme a figura a seguir Instante 2 S1 e S4 desligadas abertas S2 e S3 ligadas fechadas simultaneamente A corrente circula conforme a figura a seguir As configurações dos instantes 1 e 2 se repetem ao longo do tempo de acordo com a frequência de acionamento e com o tempo de acionamento desejado 02 Inicialmente vamos considerar os diodos ideais dessa forma a tensão na fonte e na carga terá o seguinte formato A corrente na carga terá o mesmo formado que a tensão Vo visto que a carga é puramente resistiva modificando apenas o valor de pico que será I p602 20 32 A A potência média na carga pode ser calculada por Pm 1 2 π 0 2π vo ωt iωtdωt Pm 1 2 π 0 π vo ωt iωtdωt 1 2 π π 2π vo ωt iωtdωt 1 2π 2 0 π vo ωt iωtdωt Pm 1 π 0 π 602senωt 32sen ωt dωt360 π 0 π sen 2ωt dωt Pm360 π ωt 2 sen2ωt 4 0 π Pm360 π π 2 180W O fator de potência é unitário visto que a carga é puramente resistiva e consequentemente tensão e corrente na carga estão em fase