Nos dois tipos de controle apresentados, a adic¸˜ao da malha do feed-forward de potˆencia, melhora muito o tempo de resposta ao degrau de carga e a derivada de tens˜ao de sa´ıda, dando mais confiabilidade ao conversor durante os transit´orios de carga. A tabela 8 apresenta os resultados quantitativos que expressam o quanto a malha de potˆencia ´e eficaz quando ´e utilizada somente o controle convencional. A resposta ao degrau de carga melhorou ainda mais com o novo controle proposto, o controle phase-shift.
Tabela 8: Comparativo da resposta ao degrau de carga.
Controle Convencional Phase-Shift
Tens˜ao de sa´ıda Vo(V) 350 350 300
Malha de potˆencia Inativa Ativa Inativa Ativa Inativa
Variac¸˜ao em Vo(V) 30 15 20 10 5
Variac¸˜ao em Vo(%) 8,57 4,28 5,71 2,85 1,66
Tempo do transit´orio (ms) 200 50 200 16 16
A Tabela 9 mostra o comparativos dos resultados obtidos com a reduc¸˜ao das capacitˆancia dos barramento prim´ario e secund´ario do conversor. ´E importante enfatizar que em todos os testes de reduc¸˜ao dos valores das capacitˆancias do conversor, nenhuma vari´avel de controle foi alterada.
Tabela 9: Comparativo da resposta ao degrau de carga com reduc¸˜ao das capacitˆancias.
Controle Convencional Phase-Shift
Cb(µF) 470 µF 470 µF 220 µF 470 µF
Co(µF) 1880 µF 940 µF 1880 µF 940 µF
Ondulac¸˜ao em VCb(V) 3,2 10 4,8 4,8
Ondulac¸˜ao em VCo(V) 10 20 10 20
Malha de potˆencia Inat. Ativa Inat. Ativa Inat. Ativa Inat. Ativa
Variac¸˜ao em VCo(V) 30 10 25 20 30 20 25 16
Variac¸˜ao em VCo(%) 8,57 2,85 7,14 5,71 8,57 5,71 7,14 4,57
Tempo do transit´orio (ms) 200 50 250 75 300 75 200 50
Como j´a mencionado, o uso do capacitor de 220 µF apresentou os piores resultados, n˜ao sendo poss´ıvel sua utilizac¸˜ao em uma etapa pr´e-reguladora para aplicac¸˜ao em UPS. A corrente em alta frequˆencia e a corrente eficaz maior que o permitido pelo fabricante do capacitor, pode reduzir a vida ´util do capacitor.
A alterac¸˜ao do capacitor prim´ario para 470 µF n˜ao altera o comportamento do conversor, tendo somente o aumento da ondulac¸˜ao de baixa frequˆencia no prim´ario.
de sa´ıda passa a ser 20 V, por este motivo o degrau de carga quase n˜ao ´e percebido. Esta ondulac¸˜ao no capacitor de sa´ıda pode ser aceita, dependendo das especificac¸˜oes da etapa inversora a ser colocada no UPS.
5 CONCLUS ˜AO
Este trabalho apresenta um retificador isolado em alta frequˆencia com elevado fator de potˆencia. O retificador Boost-Ponte Completa possui comutac¸˜ao suave intr´ınseca, sendo este alcanc¸ado sem o uso de componentes adicionais como outras topologias apresentadas.
Os resultados apresentados foram coerentes com a an´alise te´orica do conversor, tendo valores e formas de ondas muito pr´oximas ao esperado.
A pr´e-carga dos barramentos prim´arios e secund´ario foram realizados atrav´es de uma simples alterac¸˜ao da modulac¸˜ao PWM, elevando linearmente os barramentos e limitando as correntes durante o inicio do ligamento do circuito.
Analisando somente as vari´aveis de entrada e sa´ıda do retificador Boost-Ponte Completa, tem-se algumas considerac¸˜oes. Como o conversor opera em alta frequˆencia com dois indutores de entrada, a ondulac¸˜ao corrente de entrada ´e reduzida se comparado com outras topologias.
A distorc¸˜ao da corrente de entrada apresentou amplitude superior ao limite estabelecido por norma, apesar de n˜ao haver sido dimensionado um filtro de entrada.
A comutac¸˜ao suave foi atingida em quase toda a faixa de operac¸˜ao do conversor, sendo reduzida apenas pr´oximo a passagem por zero da tens˜ao de entrada. Por´em, este comportamento n˜ao influencia no rendimento, pois a corrente nos interruptores neste instante ´e pequena.
O controle convencional exercido sobre o barramento CC de sa´ıda mostra que durante o degrau de carga, a resposta do controle ´e lenta. Com a adic¸˜ao do feed-forward de potˆencia, foi poss´ıvel chegar ao objetivo inicial, demostrando que o transit´orio do barramento de sa´ıda pode ter variac¸˜oes da tens˜ao e de tempo muito menores. Logo, a resposta r´apida ao transit´orio de carga ´e um fator muito importante para um conversor de est´agio ´unico.
A implementac¸˜ao do novo controle phase-shift permite a regulac¸˜ao do barramento secund´ario atrav´es de um controlador independente. Este controle permite aumentar a velocidade da malha de tens˜ao de sa´ıda e, consequentemente, melhora a resposta do conversor
ao degrau de carga. O controle phase-shift aliado ao feed-forward de potˆencia mostrou melhor resultado no transit´orio carga, tendo baixa oscilac¸˜ao da tens˜ao de sa´ıda e do barramento prim´ario.
Atrav´es deste novo controle, tamb´em ´e poss´ıvel operar o conversor como abaixador de tens˜ao, sem nenhuma alterac¸˜ao de circuito. Desta maneira, pode-se ter um conversor com sa´ıda CC inferior a entrada AC com r´apido controle da tens˜ao de sa´ıda.
O rendimento medido do Boost-Ponte Completa foi igual a 92,2 %, para potˆencia de 1700 W, mostrando que este conversor pode ser uma opc¸˜ao como est´agio pr´e-regulador para aplicac¸˜oes em UPS. Como o custo tamb´em ´e um fator preponderante, o conversor proposto tamb´em pode ser vantajoso comercialmente, devido ao menor n´umero de componentes do circuito de potˆencia.
A melhoria da resposta dinˆamica do conversor com as novas t´ecnicas de controle, conforme resultados apresentados, possibilita a reduc¸˜ao das capacitˆancias dos barramentos sem preju´ızo nas respostas aos transit´orios. Isto possibilita uma reduc¸˜ao de custos e de volume no retificador, mantendo o mesmo desempenho dinˆamico.
Alguns trabalhos futuros podem ser desenvolvidos a partir deste trabalho. Pode-se utilizar um transformador planar para obter um conversor de maior rendimento, utilizar diodos com menor resistˆencia interna e elevar a frequˆencia de chaveamento. Desta forma, obt´em-se elevar a potˆencia do conversor at´e o valor de 10 kW.
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