Conversor Operando em Malha Aberta com Degrau de Carga de 50%

Os conversores CC-CC operando em condu¸c˜ao cont´ınua normal- mente s˜ao capazes de manter seus valores de tens˜ao e corrente nos instantes de varia¸c˜ao de carga.

Pensando nisso, em aplica¸c˜oes onde n˜ao ´e necess´ario valores pre- cisos de tens˜ao e corrente esses conversores podem ser empregados sem utilizar controladores. As Figuras 4.7 e 4.8 mostram o Conversor Buck Proposto operando em malha aberta e com degrau de carga de 50%. Contudo, nos casos onde h´a necessidade de valores inalter´aveis na ten- s˜ao de sa´ıda ou n˜ao idealidades que possam aparecer na implementa¸c˜ao pr´atica dos conversores ´e preciso utilizar o controle de tens˜ao, ou ainda o controle de corrente e tens˜ao, melhorando assim a dinˆamica do controle. Esses controladores ser˜ao aplicados para o Conversor Boost Proposto onde ser´a apresentado no decorrer do trabalho.

A Figura 4.7 apresenta a tens˜ao de entrada Vin e a tens˜ao de

apesar da grande varia¸c˜ao de carga, a tens˜ao de sa´ıda V0 varia quase

que imperceptivelmente, ou seja de 1% `a 2% do seu valor nominal. J´a as correntes nos indutores aumentam de valor para suprir o novo valor de corrente na carga, pois a tens˜ao na sa´ıda deve se manter inalterada. Conforme esperado apesar de n˜ao possuir controladores de corrente e/ou tens˜ao, n˜ao apresenta oscila¸c˜oes ou sobressinais na sua resposta de corrente ao degrau.

A Figura 4.8 (a) e (b) apresenta as tens˜oes de entrada Vin e

sa´ıda V0 e as correntes IL1 e IL2 de forma separada, para melhorar a visualiza¸c˜ao e an´alise dos resultados obtidos.

in V 0 V L2 I L1 I

Figura 4.7 – Tens˜oes de entrada Vin e sa´ıda V0, (100v/div., 2s/div) e

corrente nos indutores IL1 e IL2, (1A/div., 2s/div).

in V 0 V (a) L2 I L1 I (b)

Figura 4.8 – a) Tens˜ao de entrada Vine tens˜ao de sa´ıda V0, (100v/div.,

4.4.1 Rendimento do Conversor

Por se tratar de uma topologia nova, um parˆametro importante a ser observado no Conversor Proposto ´e seu rendimento. A Figura 4.9 apresenta a compara¸c˜ao dos resultados pr´atico e te´orico do rendimento do Conversor Duplo Buck Quadr´atico B´asico Proposto.

O resultado te´orico foi obtido atrav´es da simula¸c˜ao no software PSIM, onde com o objetivo de gerar uma simula¸c˜ao mais semelhante poss´ıvel com o resultado pr´atico, foram inseridos os modelos dos se- micondutores: (SPW24N60C3) para os interruptores e (HFA15TB60) para os diodos. 10 20 30 40 50 60 70 80 90 0.65 0.7 0.75 0.8 0.85 0.9 0.95 1 Fator de carregamento(%) Re ndi m ent o e m p.u

Redimentos do Conversor Duplo Buck Quadrático Básico Proposto prático teorico

Figura 4.9 – Compara¸c˜ao das curvas de rendimento te´orica e pr´atica do Conversor Duplo Buck Quadr´atico B´asico Proposto.

O interruptor utilizado para implementa¸c˜ao pr´atica do Conversor foi escolhido pela sua disponibilidade no laborat´orio, j´a que o interesse inicial era apenas testar o conceito de desenvolver e analisar uma nova topologia com elevada taxa de convers˜ao est´atica. Assim, como pode ser verificado na Figura 4.9 o rendimento te´orico do Conversor foi prejudi- cado, pela escolha n˜ao adequada dos semicondutores. Da mesma forma o resultado pr´atico tamb´em apresentou uma resposta satisfat´oria, em raz˜ao dos semicondutores utilizados. Para melhorar significativamente o rendimento da estrutura, ´e recomendado em trabalhos futuros uma escolha minuciosa desses semicondutores.

caracter´ıstica flat dessa topologia, pois as curvas tanto te´orica quanto pr´atica tendem a permanecer com alto rendimento a medida que a pot`encia ´e aumentada. Essa caracter´ıstica tamb´em pode ser observada nos trabalhos [57] e [58].

4.5 Conclus˜ao

Nessa se¸c˜ao os resultados experimentais foram apresentados para o Conversor Duplo Buck Quadr´atico B´asico Proposto. Apesar da an´a- lise te´orica ter sido realizada para os trˆes modos de condu¸c˜ao, cont´ınua, cr´ıtica e descont´ınua, a implementa¸c˜ao pr´atica foi apresentada apenas no modo de condu¸c˜ao cont´ınua onde geralmente esses conversores ope- ram na maior parte de suas aplica¸c˜oes.

Os resultados de simula¸c˜ao foram comparados aos resultados ex- perimentais, onde pode-se verificar a semelhan¸ca entre os mesmos, vali- dando assim a proposta de desenvolver um conversor com alta taxa de convers˜ao est´atica e reduzido esfor¸cos de tens˜ao em seus interruptores. Os resultados do conversor operando em malha aberta com de- grau de carga de 50% mostram que as varia¸c˜oes na tens˜ao de sa´ıda e comportamentos indesej´aveis nas formas de onda de correntes s˜ao des- prez´ıveis. Sendo assim, n˜ao foi necess´ario desenvolver o controle para a tens˜ao de sa´ıda nem para a corrente de entrada. Dessa forma, em aplica¸c˜oes que necessitem de boas respostas aos degraus de carga, o conversor CC-CC proposto pode ser empregado sem a necessidade de utilizar-se controladores de corrente e tens˜ao, j´a que seus resultados apresentados em malha aberta para um degrau de carga de 50% foram satisfat´orios.

Ao final do cap´ıtulo foi apresentado uma compara¸c˜ao das cur- vas de rendimento te´orico e pr´atico para o Conversor Proposto. Os resultados obtidos foram satisfat´orios, entretanto para se obter um me- lhor rendimento dessa estrutura deve-se fazer primeiramente um estudo minucioso dos semicondutores `a serem empregados.

No pr´oximo cap´ıtulo ´e apresentado uma nova fam´ılia de conver- sores CC-CC de alto ganho, que s˜ao originados por uma ´unica c´elula b´asica de comuta¸c˜ao. Dentre esses conversores propostos, ´e escolhido para um estudo mais aprofundado o Conversor Boost Proposto.