relatório i conversor cc-ca controlado por defasagem
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5/27/2018 Relatrio I Conversor CC-CA controlado por defasagem
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Universidade Federal do Cear
Campus de Sobral
Curso de Engenharia Eltrica
Disciplina: Eletrnica de Potncia II
Professor: Andre Lima
Simulao: InversorControle da Tenso por Defasagem
Aluno: Aldenir Arajo Gonalves mat. 0302757
Sobral , 19 de maro de 2014
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Introduo
Normalmente quando se emprega um conversor CC-CA de tenso,
deseja-se controlar ou regular a tenso nos terminais da carga. No primeiro
caso, pode-se citar a titulo de exemplo a alimentao de uma mquina de
corrente alternada, onde ao se variar a frequncia para ajuste da velocidade
deve-se tambm variar a tenso de modo a manter constante o fluxo no
entreferro. No segundo caso, pode-se citar a alimentao de cargas crticas
a partir de baterias, tanto a variao da tenso da bateria quanto as
impedncias internas da mesma e do prprio circuito inversor alteram atenso de sada, exigindo sua regulao.
Atualmente o mtodo mais eficiente de controle da tenso nos
conversores CC-CA de tenso consiste em incorporar o controle por
modulao ou defasagem dentro do circuito inversor.O conhecimento e o
avano desse tipo de tcnica tem evoludo muito nas ltimas dcadas e,
embora mais complexo de ser implementado e asssimilado, tem sido cada
vez mais empregado.
De forma bem ampla, pode-se dizer que o controle da tenso de sada
atravs das tcnicas de modulao ou defasagem efetuado por meio do
ajuste do intervalo de conduo das chaves estticas controladas, em
relao ao perodo de comutao. Por essa razo utiliza-se genericamente o
termo modulao PWM(modulao por largura de pulso) para a maioria
dos controles de tenso realizados dentro do circuito inversor.
Desta vez, trataremos da tcnica controle da tenso por defasagem,
que recomendado para o conversor CC-CA monofsico em ponte
completa. Ele consiste na combinao das tcnicas de deslocamento de
fase(phase-shifting) e o PWM(pulse Width Modulation). Se observamos a
figura 1 abaixo, veremos que cada brao do inversor controlado
separadamente, mas todas elas apresentam uma razo cclica de 50%. O
comando das chaves adiantado de um ngulo e, desse modo asformas de onda de e apresentadas na figura 2 so geradas. Logo, atenso na carga (
) o resultado da seguinte operao:
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Onde:
e
Logo,
( ) ( )
O referncial N mostrado na fig.1 colocado no centro da fonte CC
de entrada dividindo-a em dois valores iguais de E/2.Nas montagens reais
esse referencial no aparece; entretanto, ele conveniente na anlise terica
para facilitar o tratamento matemtico do circuito. As tenses de onda
e so simples formas de ondas retangulares variando entre(),tendo em vista que os pontos A e B so alternadamente conectados, ora ao
terminal positivo e ora ao terminal negativo da fonte CC de entrada.
A tenso , mostrado na fig. 2.(c), uma forma de ondaconhecida na literatura com forma de onda quase quadrada (ou
retangular).Durante o intervalo de tempo seu valor nulo,correspondendo ao tempo em que os terminais A e B esto conectados
simultaneamenteao mesmo plo da fonte de entrada CC, e a corrente de circula atravs de uma das chave controladas e de uma dos diodos de roda-livre, por exemplo: para uma carga indutiva, durante o intervalo de
tempo esto em conduo a chave e o diodo ;O mesmo ocorredurante o intervalo de tempo quando e conduzemsimultaneamente.
O intervalo de tempo corresponde ao semiciclo
positivo da tenso CA de sada e ao semiciclo negativo.O semiciclopositivo da tenso CA de sada consiste de um nico pulso de amplitude
igual a (+E) e durao . Pode-se ento definir a razo cclica
para este pulso de tenso como sendo:
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Sendo
, ento:
Onde o ngulo varia de zero a
Analisando a fig.2(c) obtem-se a seguinte expresso:
Desse modo, quando igual a zero, e igual a e a tenso na cargatorna-se mxima, correspondendo ao circuito inversor tradicional com
forma de onda retangular, onde se obtm a amplitude mxima possvel da
componente fundamental de sada; quando igual a , igual a zero ea tenso na carga nula. Portanto, a importncia desta reside no fato de que
mesmo que a tenso CC da fonte de entrada (E) seja constante possvel
controlar a tenso de sada atravs da variao do ngulo .
Fig.1 Inversor em ponte
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Fig.2-Formas de onda das tenses no inversor monofsico de tenso em
ponte completa controlado por defasagem.
Simulao:
Agora faremos a simulao do Circuito abaixo para possamos comprovar oque foi dito acima.
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Zero graus
Time
0s 4ms 8ms 12ms 16ms 20ms
V(M3:s)
-400V
0V
400V
SEL>>
V(M1:s)
-400V
0V
400V
Time
0s 4ms 8ms 12ms 16ms 20ms
V(M1:s,M3:s)
-400V
0V
400V
SEL>>
I(L1)
-40A
0A
40A
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60 graus
Time
0s 4ms 8ms 12ms 16ms 20ms
I(V1)
-200A
-100A
0A
100A
Frequency
0Hz 1.0KHz 2.0KHz 3.0KHz 4.0KHz 5.0KHz 6.0KHz 7.0KHz
V(M1:s,M3:s)
0V
200V
400V
I(L1)
0A
10A
20A
SEL>>
Time
0s 4ms 8ms 12ms 16ms 20ms
V(V2:-,M4:d)
-400V
0V
400V
I(L1)
-40A
0A
40A
SEL>>
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72 graus
Time
0s 4ms 8ms 12ms 16ms 20ms
I(V1)
-80A
-40A
0A
40A
Frequency
0Hz 2KHz 4KHz 6KHz 8KHz 10KHz 12KHz 14KHz
V(V2:-,M4:d)
0V
200V
400V
I(L1)
0A
10A
20A
SEL>>
Time
0s 5ms 10ms 15ms 20ms 25ms 30ms
V(V2:-,M4:d)
-400V
0V
400V
I(L1)
-40A
0A
40A
SEL>>
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Time0s 5ms 10ms 15ms 20ms 25ms 30ms
I(V1)
-80A
-40A
0A
40A
Frequency
0Hz 2KHz 4KHz 6KHz 8KHz 10KHz
V(V2:-,M4:d)
0V
100V
200V
I(L1)
0A
10A
20A
SEL>>