No intuito de evitar distorc¸˜oes na corrente ´e necess´ario manter a ondulac¸˜ao de baixa frequˆencia da tens˜ao na sa´ıda do conversor. Consequentemente, o controlador de tens˜ao no sistema de controle convencional deve ter uma frequˆencia de corte baixa, na faixa de 120Hz, de forma a n˜ao tentar corrigir essa distorc¸˜ao e por sua vez n˜ao deformar a corrente de entrada.
Junto com a necessidade de ter um ganho reduzido, estes aspectos levam o regulador de tens˜ao a uma resposta lenta a transit´orios de carga. Essa dinˆamica lenta em retificadores PFC provocou uma busca por soluc¸˜oes para melhorar essa resposta. A maioria das soluc¸˜oes apresentadas sempre acabam aumentando a complexabilidade do sistema.
O controle aqui proposto usa uma malha externa adicional. Esta ´e baseada na variac¸˜ao de potˆencia do retificador. Esta configurac¸˜ao aplicada ao retificador boost bridgeless ´e mostrada na figura 28.
Figura 28: Aplicac¸˜ao da realimentac¸˜ao direta, malha de tens˜ao e feedforward de potˆencia em um retificador boost bridgeless
potˆencia instantˆanea. Calcula-se normalmente no tempo de um ciclo da rede a potˆencia de sa´ıda, ou seja, o valor da tens˜ao pela corrente de sa´ıda ponto a ponto. A equac¸˜ao 65 apresenta essa integrac¸˜ao. P0(t) = 1 T Z T 0 V0(t).I0(t).dt (65)
Sendo T um per´ıodo da rede.
O limites de integrac¸˜ao podem ser ajustados para que o c´alculo seja feito em meio ou um ciclo completo rede, de forma que o valor da potˆencia m´edia, durante o c´alculo m´ovel n˜ao mude. O c´alculo para meio ciclo faz do controlador mais sens´ıvel a mudanc¸a nos valores de potˆencia de sa´ıda.
Diferentemente da tens˜ao, a corrente de sa´ıda varia instantaneamente quando h´a uma alterac¸˜ao de carga. E neste ponto que se baseia o controlador pela potˆencia. Enquanto o´ controlador de tens˜ao, al´em de precisar amostrar uma vari´avel com mudanc¸a lenta. A tens˜ao de sa´ıda devido ao capacitor de barramento, necessita tamb´em ter uma dinˆamica reduzida para n˜ao corrigir a ondulac¸˜ao natural na sa´ıda do retificador. O controlador pela potˆencia n˜ao tem nenhuma dessas limitac¸˜oes e pode corrigir de forma mais ´agil as variac¸˜oes de carga.
A vari´avel calculada pelo controlador ´e somada ao valor calculado pela malha de tens˜ao. Logo, o sinal que vai para malha interna permanece o mesmo em valor, apenas ´e composto por duas componentes, o que n˜ao altera os equacionamentos realizado nas sec¸˜oes anteriores.
Durante uma variac¸˜ao de carga, o valor de correc¸˜ao para alterar a amplitude da corrente de entrada ´e enviado a malha interna rapidamente, ou seja, no menor tempo de c´alculo para o controlador em uma implementac¸˜ao digital. Portanto a referˆencia ´e atualizada rapidamente com o valor da potˆencia de sa´ıda. Este controlador reduz significativamente os valores de sobressinal e subsinal aprimorando tamb´em o tempo de estabelecimento.
Para se implementar esse controlador ´e necess´ario utilizar um informac¸˜ao adicional para o c´alculo que ´e a corrente de sa´ıda do retificador para o c´alculo da potˆencia. Portanto fisicamente ´e necess´ario adicionar um sensor de corrente para fazer essa medic¸˜ao. Isto pode ser levantado como uma desvantagem, no entanto, existem aplicac¸˜oes onde j´a existe essa medic¸˜ao. Quando o retificador ´e o est´agio de entrada para um inversor, a corrente de entrada deste inversor j´a cont´em uma medic¸˜ao podendo ser compartilhada.
3.5 CONCLUS ˜AO
A dinˆamica conjunta da planta, retificador elevador bridgeless, com a configurac¸˜ao formada pela associac¸˜ao de trˆes malhas de controle, uma interna e duas externas foi o foco deste cap´ıtulo.
Apresentou-se o retificador e a topologia bridgeless com suas etapas de operac¸˜ao, chaveamento e as poss´ıveis formas de operac¸˜ao. Isto permitiu a visualizac¸˜ao global do funcionamento deste conversor e como os controladores podem atuar para atenuar os transientes e manter a qualidade de energia.
O controlador proposto foi explicado a cada est´agio durante as sec¸˜oes. Em um primeiro momento a malha externa de tens˜ao foi explicitada apresentando a sua dinˆamica lenta e o que isso causa na resposta na regulac¸˜ao da tens˜ao de sa´ıda em um transit´orio de carga.
O autocontrole quando aplicado a planta mant´em o fator de potˆencia pr´oximo do unit´ario sob baixa distorc¸˜ao harmˆonica e defasamento m´ınimo. Como estrat´egia a realimentac¸˜ao direta ´e muito v´alida devido ao esforc¸o computacional reduzido em relac¸˜ao a malha interna de corrente normalmente empregada.
A configurac¸˜ao total do controlador se d´a com a junc¸˜ao da malha externa de potˆencia ao conjunto. Este controlador propicia uma melhora consider´avel na regulac¸˜ao da tens˜ao de sa´ıda. Por ser atrelado `a variac¸˜ao de corrente, sua dinˆamica ´e r´apida, o que melhora o desempenho geral do retificador.
4 PROJETO DO RETIFICADOR E DOS CONTROLADORES
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E necess´ario para a etapa de implementac¸˜ao que os conceitos anteriormente apresentados sejam especificados em projeto, tanto da planta quanto para os controladores que se deseja implementar.
Em um primeiro momento ´e o circuito de potˆencia que ser´a especificado, apresentando as necessidades m´ınimas de projeto para cada componente. Mais adiante s˜ao os controladores o foco, evidenciando seus ganhos e l´ogica de funcionamento.