Conversores CC-CA e Inversores: Aula sobre Inversores Monofásicos PWM

Eletrônica de Potência Eng Elétrica Contagem Prof Francisco Garcia Unidade 2 Conversores CC CA Inversores Aula 4 Inversor monofásico PWM pulso único com filtro rev B 230223 PWM pulso único Vimos anteriormente que uma forma de controlar o valor eficaz da tensão de saída de um inversor é usando um método chamado modulação por largura de pulso pulse width modulation PWM de pulso único Um problema desse método é que o sinal de saída tem uma distorção harmônica THD alta Esse problema pode ser melhorado com o uso de um filtro na saída do inversor E Carga T1 T2 T3 T4 D1 D2 D3 D4 iO vO v E E 2 0 4 3 t Circuito simulado 03 rad 54 mesmas condições do ex da aula 22 com o circuito de controle apresentado na aula 23 Resultados da simulação Resultados da simulação FFT f 60 Hz Vef 5292 V f 180 Hz Vef 2853 V f 420 Hz Vef 1223 V PWM pulso único No exemplo mostrado o circuito de controle foi configurado para 03 rad Com essa configuração o valor eficaz da tensão de saída é 6325V e a THD 655 A distorção pode ser diminuída com o uso de um filtro na saída do inversor Como os componentes a serem filtrados são harmônicos múltiplos da frequência de saída pode ser usado um filtro passa baixas Um filtro usado na prática para essa aplicação é o filtro LC de segunda ordem E Carga T1 T2 T3 T4 D1 D2 D3 D4 iO vO v E E 2 0 4 3 t Filtro LC A função de transferência desse filtro é L C R carga vI vO 2 1 1 1 LC s RC s LC O I V V A função de transferência genérica de um filtro passa baixas LPF de segunda ordem é 2 2 2 2 O O O s s O I V V Por comparação 2 1 1 O O LC LC 1 1 1 2 2 2 O O L RC RC R C fator de amortecimento 1 2 O C R Portanto 2 1 O L C O inversor ligado à entrada do filtro é considerado uma fonte de tensão com a resistência de fonte igual a zero Filtro LC 2 2 2 2 O O O s s O I V V 1 O LC 1 2 L R C Filtro LC 2 2 2 2 O O O s s O I V V 1 O LC 1 2 L R C Mesmo gráfico porém com AV em V V e escala de frequência linear Filtro LC O comportamento do filtro depende da resistência de carga Se a carga é variável existe a possibilidade da tensão de saída aumentar quando R aumenta e o fator de amortecimento diminui Nesse caso uma boa alternativa é fazer O igual ao segundo harmônico lembrando que na saída do inversor estão presentes apenas os harmônicos ímpares Dessa forma não há risco da tensão de saída aumentar muito quando a resistência de carga aumenta Exemplo Calcular um filtro para R 5 0707 e o 240 rads 120Hz 1 2 O C R 2 1 O L C C 1876 F L 9377mH Circuito simulado 03 rad 54 mesmo ex anterior com filtro Resultados da simulação Módulo do ganho de tensão do filtro LC Resultados da simulação FFT antes do filtro Resultados da simulação FFT depois do filtro f 60 Hz Vef 5134 V sfiltro 5292 V f 180 Hz Vef 1159 V sfiltro 2853V f 420 Hz Vef 0995 V sfiltro 1223V Circuito simulado 03 rad 54 mesmo ex anterior com filtro com R 100 Nessa condição 0035 VOH 100 Módulo do ganho de tensão do filtro LC Módulo do ganho de tensão do filtro LC outra escala 60Hz Resultados da simulação FFT antes do filtro f 60 Hz Vef 7049 V antes 5134 V f 180 Hz Vef 2276 V antes 1159 V Resultados da simulação FFT depois do filtro Fim