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Universidade Federal do ABC
Eng. De Instrumentação, Automação e Robótica
Eletrônica de Potência I
Prof. José Azcue, Dr. Eng.
Conversores CA-CA
Conversores duais
Cicloconversores
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Exemplo
Em um sistema monofásico, deseja-se transferir para a carga a terceira
parte da máxima potência possível, determine:
1. O período T necessário para o controle por ciclos inteiros.
2. O ângulo de disparo 𝛼 para o controle do gradador (método 1).
3. Considerando 𝑉𝑜 = 127V; f=60Hz; R=10; compare o espectro
harmônico da corrente de ambos os métodos.
𝑃𝐿
𝑃0=
𝑇1
𝑇
𝑃0/3
𝑃0=
𝑇1
𝑇=
1
3
𝑇 = 3𝑇1
Controle por ciclos inteiros Controle através do ângulo 𝛼
𝑃𝐿 = 𝐼𝐿𝑒𝑓2 𝑅
𝐼𝐿𝑒𝑓 =𝑃𝐿
𝑅=
𝑃0/3
𝑅
𝑃0 =𝑉0
2
𝑅
Potência
máxima
𝐼𝐿𝑒𝑓
2
𝑅
𝑉𝑜 𝛼
Utilizar corrente parametrizada
6
Exemplo (cont.)
Considerando
𝑉𝑜 = 127V
R=10;
Valores calculados:
𝑃0 = 1620W
𝐼𝐿𝑒𝑓 = 7,35ª
Corrente parametrizada : 𝐼𝑒𝑓 =𝐼𝐿𝑒𝑓
2
𝑅
𝑉𝑜= 0,4 𝛼 = 105°
100 1000 10000Frequency (Hz)
0
2
4
6
8
10
Iload
100 1000 10000Frequency (Hz)
0
1
2
3
4
5
6
Iload
0
-10
-20
10
20
Iload
0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1
Time (s)
0
-100
-200
100
200
Vgrid
0
-10
-20
10
20
Iload
0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1
Time (s)
0
-100
-200
100
200
Vgrid
8
Exemplo (cont.)
12
Compensador Estático de Potência Reativa
Considere que:
a)
0
-50
-100
-150
50
100
150
Vgrid
0 0.01 0.02 0.03
Time (s)
0
-2.5
-5
-7.5
-10
2.5
5
7.5
10
Iload
0
-50
-100
-150
50
100
150
Vgrid
0 0.01 0.02 0.03
Time (s)
0
-2
-4
2
4
Iload
0
-50
-100
-150
50
100
150
Vgrid
0 0.01 0.02 0.03
Time (s)
0
-0.2
-0.4
0.2
0.4
Iload
𝛼 = 90° 𝛼 = 120° 𝛼 = 160°
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Compensador Estático de Potência Reativa
b) Na expressão para o Leq foi considerado apenas o efeito da
componente fundamental da corrente do indutor.
Para um capacitor ressonante com L, o circuito visto dos terminais XY
comporta-se como uma capacitância controlada pelo ângulo alfa.
𝑋𝑒𝑞 = 𝑋𝐿𝑒𝑞∥ 𝑋𝐶
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Compensador Estático de Potência Reativa
Compensador estático de potência reativa
A 𝑿𝒆𝒒 capacitiva necessária para compensar a componente indutiva
da carga:
Para valores adequados de L e C e para um comando adequado,
é possível controlar o fator de potência da carga (R1L1). O
controle pode ser automatizado. Desse modo, quando a
indutância de carga varia, o fator de potência pode ser mantido
em valores próximos da unidade.
𝑋𝑒𝑞 = 𝑋1
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CICLOCONVERSORES
OBJETIVO: CONVERSÃO ESTÁTICA DIRETA CA/CA DE UMA
DADA FREQUENCIA PARA OUTRA FREQUENCIA INFERIOR.
(NÃO HÁ ESTAGIO INTERMEDIARIO DE CORRENTE
CONTÍNUA)
APLICAÇÕES:
A) ACIONAMENTO DE MOTORES CA (SÍNCRONOS E
INDUÇÃO)
FREQ. FIXA DA REDE FREQ. VARIÁVEL
(CONTROLE DE VELOCIDADE DO MOTOR)
B) AERONAVES
OBTENÇÃO DE FREQ. CONSTANTE A PARTIR DE UM
ALTERNADOR DE VELOCIDADE VARIAVEL (FREQ.
VARIAVEL)
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CICLOCONVERSORES
M.C.C. 𝑽𝑳𝒎𝒆𝒅 = 𝟏. 𝟏𝟕𝑽𝒐𝑭(𝒕)
[5]
Se o ângulo varia de acordo a expressão: 𝐜𝐨𝐬 𝜶𝑷 = 𝑭(𝒕)
Cicloconversor
monofásico
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Exemplo de Controle
Seja F(𝑡) variando senoidalmente
∅ângulo de atraso da fundamental da corrente em
relação à fundamental da tensão na carga.
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Referências Bibliográficas
1. BARBI, I. Eletrônica de Potência - Florianópolis, 6ta Edição do
Autor, 2006.
2. RASHID, M.H. Eletrônica de Potência - Circuitos, Dispositivos e
Aplicações. Ed. São Paulo: Makron Books, 1999.
3. Pomilio, J.A.; Apostilas da disciplina de Eletrônica de Potência,
http://www.dsce.fee.unicamp.br/~antenor/
4. Gonçalves, F.A.S., Apostilas da disciplina Eletrônica Industrial
para Controle e Automação I.
http://www2.sorocaba.unesp.br/professor/flavioasg/ei/index.php
5. Michels, Leandro, Apostilas da disciplina Eletrônica de potência I,
UDESC.
http://www.joinville.udesc.br/portal/professores/michels/materiais/
[Acessado em maio de 2017]