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  • IST-DEEC2007

    Prof Beatriz Vieira Borges 1

    CONVERSORES ELECTRNICOS DE POTNCIA A ALTA FREQUNCIACONVERSORES ELECTRCONVERSORES ELECTRNICOS DE POTNCIA A NICOS DE POTNCIA A ALTA FREQUNCIAALTA FREQUNCIA

    Beatriz Vieira BBeatriz Vieira Borgesorges

  • IST-DEEC TAGUS PARK2007

    Prof Beatriz Vieira Borges 2

    INTRODUO

    CONVERSORES ELECTRNICOS DE POTNCIA A ALTA FREQUNCIA

    Funcionamento: Aulas Tericas

    Aulas de Laboratrio

    Avaliao: Exerccios de 3 em 3 semanas 40%

    Relatrios dos trab. de laboratrio +

    projecto 60%

    Bibliografia: Textos de Apoio

    Guias de Laboratrio

    Coleco de Problemas

    Livros

    Contactos: Beatriz Vieira Borges (responsvel)

    email:bborges@lx.it.pt

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    Prof Beatriz Vieira Borges 3

    CONVERSORES ELECTRNICOS DE POTNCIA A ALTA FREQUNCIA

    ConteContedo da Disciplinado da Disciplina: Introduo

    Dispositivos electrnicos de potncia, (Reviso)

    Princpios bsicos de rectificao: Rectificador monofsico com cargas R, RC, RL. Conduo simultnea.

    Conversores comutados CC-CC

    Conversores comutados CC-CA: Inversores monofsicos.

    Conversores Ressonantes

    Aplicaes:

    a)Introduo ao estudo de conversores com compensao do factor de potncia.

    b)Introduo ao estudo de Amplificadores de Audio

    Bobinas e Transformadores de Alta Frequncia

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    CONVERSORES ELECTRNICOS DE POTNCIA A ALTA FREQUNCIA

    Conversor Electrnico

    Alimentao

    CC ou CA

    CIRCUITODE

    POTNCIACARGA

    CIRCUITO DE CONTROLO

    AlimentaoSinaisDados

    comando

    Potnciade

    Entrada

    Potnciade Sada

    Realimentao

    CIRCUITO DE POTNCIA

    - dispositivos semicondutores

    - filtros de entrada e de sada

    - transformador de potncia

    - proteces

    CIRCUITO DE CONTROLO E COMANDO

    - dispositivos electrnicos necessrios

    regulao e comando do conversor

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    CONVERSORES ELECTRNICOS DE POTNCIA A ALTA FREQUNCIA

    Alto rendimento

    Conversor

    electrnicoPI PO

    =PO/PIQuando o rendimento baixo, h grande dissipao trmica no interior do conversor. O calor gerado tem que ser retirado para o exterior

    perda de

    FIABILIDADEFIABILIDADE

    GRANDES DIMENSESGRANDES DIMENSES(dissipadores)

    Grande densidade de potncia [W/cm3]

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    CONVERSORES ELECTRNICOS DE POTNCIA A ALTA FREQUNCIA

    Dispositivos electrnicos a funcionar na conduo e no corte

    Componentes no dissipativos

    CORTECONDUOVDS=0 ID=0

    PD=ID*VDS=0

    X X

    lineares comutados

    ID

    VDS

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    CONVERSORES ELECTRNICOS DE POTNCIA A ALTA FREQUNCIA

    IO

    VO=50V+

    -

    Conversor

    CC-CCR=5VI=100V +-

    IO=10A

    VO=50V+

    -R=5VI=100V +-

    VO=50V+

    -R=5VI=100V +-

    IO=10A

    Potncia de Perdas=500W

    Potncia de Perdas=500W X

    X

    Resistncia varivel

    Semicondutorlinear

    =50%

    =50%

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    CONVERSORES ELECTRNICOS DE POTNCIA A ALTA FREQUNCIA

    vS(t)VI

    DT

    ( ) IT

    SO DVdttvTV ==

    0

    1

    (1-D)T

    VO=DV

    VI=100V

    I=10A

    VOR2

    1

    +

    -

    +

    -

    iI+

    -

    FILTROvS(t)

    =100%Conversor comutado

    T

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    CONVERSORES ELECTRNICOS DE POTNCIA A ALTA FREQUNCIA

    VI VOL C R2

    1

    +

    -

    +

    -

    Realimentao

    iI

    Tenso de refernciavRef

    DT T t

    L

    C RVI+

    -

    +

    -

    VOiC

    MLI

    Drive do transistor compensador

    G(s)v

    (t)

    t

    v(t)

    Circuito de controlo

    Conversor comutado

    VI

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    CONVERSORES ELECTRNICOS DE POTNCIA A ALTA FREQUNCIA

    Conversores CA-CC

    Conversores CA-CA

    Conversores CC-CC

    Conversores CC-CA

    Classificao de conversores quanto s formas de onda das tenses de entrada e de sada

    rectificadoresrectificadores

    inversoresinversores

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    CONVERSORES ELECTRNICOS DE POTNCIA A ALTA FREQUNCIA

    Conversores CA-CCComutao natural

    iO

    carga

    vI

    v t1 2= sin

    2+ t

    vvO

    iO

    vAK1

    t

    t

    t2+

    t+

    t

    VO(av)

    iI

    iIvO

    iO>0 e vO>0 ou < 0iO>0 e vO>0 ou < 0

    CACA

    CCCC

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    CONVERSORES ELECTRNICOS DE POTNCIA A ALTA FREQUNCIA

    Conversores CA-CCConversores CA-CCiO

    carga

    vI

    v t1 2= sin iIvO

    Circuitos de DriveCircuitos de Drive

    ControladorControlador

    Transformadores de impulsosTransformadores de impulsos

    Transformador de amostragem da tenso de entrada

    Transformador de amostragem da tenso de entrada

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    Prof Beatriz Vieira Borges 13

    CONVERSORES ELECTRNICOS DE POTNCIA A ALTA FREQUNCIA

    Conversores CA-CAComutao natural

    v t1 2= sin

    iO>0 ou < 0 e vO>0 ou < 0iO>0 ou < 0 e vO>0 ou < 0

    carga

    iO

    vOvI 2+ t

    vvO

    iO

    vAK1

    t

    t

    t2+

    t+

    VO(av) = 0

    CACA

    CACA

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    CONVERSORES ELECTRNICOS DE POTNCIA A ALTA FREQUNCIA

    Conversores CA-CAComutao natural

    v t1 2= sincarga

    iO

    vOvI

    Circuitos de driveidnticos aos dos rectificadores

    CACA CACA

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    CONVERSORES ELECTRNICOS DE POTNCIA A ALTA FREQUNCIA

    Conversores CC-CCComutao forada

    iO

    vO

    carga

    vI

    v VI1 =

    iO

    vO

    t

    tton

    ton T

    T

    CCCC CCCC

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    CONVERSORES ELECTRNICOS DE POTNCIA A ALTA FREQUNCIA

    Conversores CC-CCComutao forada

    iO

    vO

    carga

    vI

    v VI1 =

    Circuito de controlo

    Circuito de controlo

    Circuito de potnciaCircuito de potncia

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    CONVERSORES ELECTRNICOS DE POTNCIA A ALTA FREQUNCIA

    Conversores CC-CAComutao forada

    v VI1 =

    t

    iO

    vO

    cargavI

    iO

    vO

    tT

    T

    T/2

    T/2

    vI

    -vI

    iO e vO > ou < 0 iO e vO > ou < 0

    CCCCCACA

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    CONVERSORES ELECTRNICOS DE POTNCIA A ALTA FREQUNCIA

    Conversores CC-CA

    iO e vO > ou < 0

    Circuito de controlo

    Circuito de potncia

    iO

    R

    vI

    S T

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    CONVERSORES ELECTRNICOS DE POTNCIA A ALTA FREQUNCIA

    Conversores Especiaisn:1+

    -VI C

    vO(t)R+

    -

    iCLiI

    iLvL D

    +

    -

    S

    ideal

    CC-CAhf-CC

    Fonte Fonte comutada de comutada de alta alta frequnciafrequncia

    Freq. [100kHz]

    Pot

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    CONVERSORES ELECTRNICOS DE POTNCIA A ALTA FREQUNCIA

    Conversores Especiais

    CA-CC- CC-CAhf-CC

    Fonte comutada com correco do factor de potncia

    Fonte comutada Fonte comutada com correccom correco do o do factor de potnciafactor de potncia

    vO(t)

    v t1 2= sin

    n:1+

    -C

    R+

    -

    iCLiLvL D

    S

    ideal

    iI

    vI

    iIav( t) t

    t

    vI

    iI

    CACA

    CCCC CCCC

    CACA

    CCCC

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    CONVERSORES ELECTRNICOS DE POTNCIA A ALTA FREQUNCIA

    VI

    iI

    CC-CAhf-CC

    Fonte Quase Ressonante Fonte Quase Ressonante

    ZVSZVS

    ZZero ero VVoltage oltage SSwitchingwitching

    n:1+

    -C

    vO(t)R+

    -

    iCLiLvL D

    +

    -

    S

    ideal

    LS CS

    Frequncia: [1MHz]

    Pot

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    CONVERSORES ELECTRNICOS DE POTNCIA A ALTA FREQUNCIA

    CC-CAhf-CC

    Fonte com comutaFonte com comutao o

    RessonanteRessonanteZZero ero VVoltage oltage SSwitchingwitching

    Frequncia: [250kHz]

    Pot

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    CONVERSORES ELECTRNICOS DE POTNCIA A ALTA FREQUNCIA

    CA-CC-CAhf-CA

    Amplificador Amplificador Audio Audio

    ComutadoComutado

    Frequncia:

    [132 kHz]

    Pot

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    CONVERSORES ELECTRNICOS DE POTNCIA A ALTA FREQUNCIA

    CA-CC-CAhf-CA

    Amplificador Audio ComutadoAmplificador Audio Comutado

    Conversores Especiais

    [132 kHz] Pot

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    CONVERSORES ELECTRNICOS DE POTNCIA A ALTA FREQUNCIA

    Processos de comutao:

    comutao natural:

    Quando num circuito esto criadas as condies, por via da fonte de alimentao ou da carga, ou por entrada de outro dispositivo do circuito por forma que a corrente num dispositivo se anule, passando este ao estado de corte, sem actuao exterior.

    comutao pela fonte comutao pela carga

    iT iT

    iG

    iT

    t

    tiG

    iT

    t

    t

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    CONVERSORES ELECTRNICOS DE