Lista de Exercícios 2 - Eletrônica de Potência - Conversores Boost, Buck-Boost e Buck

Universidade Federal do Sul e Sudeste do Pará Instituto de Geociências e Engenharias Graduação em Engenharia Elétrica Eletrônica de Potência 20244 Professora Yonatha Melo Alunoa Lista de Exercícios 2 Questão 01 Dado um regulador Boost cujo circuito é ilustrado na Figura 01 determine a os circuitos dos modos de operação b a tensão de saída para o ciclo de trabalho igual a 05 e a tensão de entrada igual a 5 V e c a corrente máxima no indutor Quando são consideradas a frequência de chaveamento igual a 100 kHz a indutância L 100 H e capacitância C 200 µF além da corrente média na carga Ia 15 A Figura 01 Conversor Boost Questão 02 O regulador BuckBoost da Figura 02 tem uma tensão de entrada de Vs 20 V O ciclo de trabalho é k 80 e a frequência de chaveamento é 25 kHz A indutância L 150 µH e a capacitância C 220 µF A corrente média na carga é Ia 125 A Determinar a os circuitos equivalentes do modo de operação b a tensão média de saída c a ondulação da tensão de saída de pico a pico ΔVc e d a ondulação da corrente no indutor ΔI Figura 02 Conversor BuckBoost 𝑉𝑠 CH 𝑉𝑠 CH Questão 03 O regulador Buck da Figura 03 tem uma tensão de entrada de Vs 15 V A tensão média requerida de saída é Va 75 V e a ondulação da tensão de saída de pico a pico é 20 mV A frequência de chaveamento é 25 kHz Se a ondulação da corrente do indutor for limitada a 08 A de pico a pico determinar a os circuitos equivalentes do modo de operação b o ciclo de trabalho c a indutância de filtro L e d o capacitor de filtro C Figura 03 Conversor Buck Questão 04 Explique qual e o que afirma o teorema que auxilia a análise dos sinais de tensão e corrente do ponto de vista da qualidade de energia Questão 05 O inversor da Figura 04 opera com uma carga resistiva de R 25 Ω e a tensão CC de entrada é Vs 100 V Determine a a tensão eficaz RMS de saída na frequência fundamental V1 e b a potência de saída Figura 04 Inversor monofásico de meia ponte Questão 06 Calcule a distorção harmônica total da questão anterior Questão 07 O inversor em ponte na Figura 05 tem uma carga RLC com R 10 Ω L 50 mH e C 100 µF A frequência do inversor f 60 Hz e a tensão CC de entrada Vs 220 V a Expresse a corrente instantânea de carga da componente fundamental e da terceira harmônica usando a série de Fourier Figura 05 Inversor monofásico em ponte completa 𝑉𝑠 CH Questão 08 Considere que o modo 1 de operação ocorre com a ativação condução das chaves 5 6 e 1 Obtenha os circuitos equivalentes e as tensões de fase do modo 4 5 e 6 do inversor trifásico em ponte com condução por 180 graus conectado a uma carga resistiva conectada em Y em que Vs 150 V e R 30 Ω Figura 06 Inversor trifásico Questão 09 Considere que o modo 1 de operação ocorre com a ativação condução das chaves 5 e 6 Obtenha os circuitos equivalentes e as tensões de fase do modo 1 2 e 3 do inversor trifásico em ponte com condução por 120 graus conectado a uma carga resistiva conectada em Y em que Vs 100 V e R 10 Ω Questão 10 ENADE 2017 Um engenheiro propôs a construção de um carregador de bateria utilizando um painel fotovoltaico e um conversor elevador de tensão boost conforme mostrado na Figura 1 em que os elementos são considerados ideais Nessa figura na qual foram omitidos os circuitos de controle e de comando do transistor M L é um indutor D um diodo C um capacitor e Vo a tensão de saída do conversor A bateria está representada pela fonte de tensão Vbat e por uma resistência interna Rbat O painel fotovoltaico é formado por 15 células conectadas em série as quais individualmente apresentam o comportamento indicado na Figura 2 O conversor elevador de tensão opera em regime permanente com modulação por largura de pulso Pulse Width Modulation PWM com frequência fixa A fim de realizar o processo de carga da bateria o conversor é ainda controlado de modo a extrair a máxima potência do painel e produzir tensão de saída Vo de 15 V considerada constante e com ondulação de alta frequência ripple desprezível Desprezando as perdas no conversor e considerando o ponto de operação indicado na Figura 2 ponto de potência máxima avalie as afirmações a seguir I A corrente média que recarrega a bateria é de 045 A II A potência entregue pelo painel fotovoltaico é de 10125 W III Quando o transistor conduz o diodo suporta a tensão reversa de 15 V É correto o que se afirma em a I apenas b II apenas c I e III apenas d II e III apenas e I II e III