Apresenta-se na Fig. 3.10 o diagrama de blocos de controle aplicado ao conversor 4L-3f. A tens˜ao no barramento CC vc (vc = E) ´e ajustada para o valor de referˆencia usando o controlador Rc. Este controlador fornece a amplitude da corrente de referˆencia, Ig∗. Para o controle do fator de potˆencia, a corrente instantˆanea de referˆencia i∗
g deve ser sincronizada com a tens˜ao eg. Isto ´e obtido atrav´es dos blocos SY N -g e GEN -g. O ˆangulo de sa´ıda δg do bloco SY N -g indica a fase instantˆanea da tens˜ao eg. A sincroniza¸c˜ao ´e dada pela detec¸c˜ao de passagem por zero de eg associado com um esquema P LL. A partir do ˆangulo de sincroniza¸c˜ao e da amplitude I∗
g, a corrente i∗g ´e gerada a partir do bloco GEN -g. O controlador de corrente ´e implementado usando o controlador indicado pelo bloco Ri, este controlador de corrente define a tens˜ao de entrada do conversor v∗
g.
A regula¸c˜ao da tens˜ao da carga ou a opera¸c˜ao em malha aberta ´e escolhido pela conex˜ao da chave k1 nos pontos b ou a, respectivamente. Caso o Conversor 4L-3f seja aplicado no acionamento de uma m´aquina de indu¸c˜ao, a chave k1´e conectada no ponto c, neste caso as tens˜oes dq s˜ao definidas pelo controle de conjugado (p. ex., voltz/hertz ou campo orientado). Nesta figura o bloco T indica a transforma¸c˜ao dq − 123.
Quando a tens˜ao de sa´ıda n˜ao necessita ser regulada, (k1 → a) a tens˜ao de referˆencia v∗
l123´e definida diretamente das tens˜oes de carga de referˆencia e∗l123. O bloco Gz permite incluir um ganho necess´ario para a compensa¸c˜ao da queda de tens˜ao referente ao filtro da carga Zf, quando ele ´e usado. No caso da regula¸c˜ao da tens˜ao (k1 → b), o controlador Rel define v∗l123. O controle de tens˜ao PWM ´e implementado usando um dos m´etodos mostrados anteriormente.
A Configura¸c˜ao 4L-3f pode operar com ou sem sincroniza¸c˜ao. A tens˜ao de referˆencia da carga pode ser determinada sem sincroniza¸c˜ao (com a chave k2 conectada no ponto s) ou com sincroniza¸c˜ao (com a chave k2 conectada no ponto e ou v). Para o caso sem sincroniza¸c˜ao a fase instantˆanea da tens˜ao de sa´ıda ´e independentemente gerada pela integra¸c˜ao da freq¨uˆencia da carga ω∗
l. Quando o modo de sincroniza¸c˜ao ´e usado, e∗
l123 (se torna v∗l123 quando o filtro da carga Zf n˜ao ´e usado) ´e sincronizada com eg (k2 → e) (Modo I) ou com v∗g (k2 → v) (Modo II). O primeiro caso (Modo I) (k2 → e) ´e mais simples, mas a tens˜ao do barramento CC deve ser calculada com ε ≥ θg max. A
Cap´ıtulo 3. Conversores de quatro bra¸cos - cargas trif´asicas e bif´asicas 109
sincroniza¸cao ´e determinada usando o bloco SY N -l. O bloco GEN -l ´e similar ao bloco GEN -g. O bloco SY N -l tamb´em ´e similar ao bloco SY N -g. Este sistema de controle pode ser facilmente adaptado para as Configura¸c˜oes 4Ln-2f e 4Lp-2f.
3.11
Resultados Experimentais
A Configura¸c˜ao apresentada na Fig. 3.1(b) foi estudada por simula¸c˜ao e implementada experimentalmente na plataforma de desenvolvimento experimental.
10ms/div 40V/div 10A/div eg ig (a) (b) (c)
Figura 3.11: Resultados experimentais da Configura¸c˜ao 4L-3f. (a) Tens˜ao (eg) e cor- rente (ig) da fonte prim´aria monof´asica (controle do fator de potˆencia). (b) Tens˜ao do barramento CC (vc) e tens˜ao de fase da m´a quina (vl3). (c) Tens˜oes do conversor (vg e vl3).
Mostra-se na Fig. 3.11 alguns resultados experimentais da Configura¸c˜ao 4L-3f uti- lizando uma carga trif´asica de trˆes fios. Este resultado foi obtido utilizando a t´ecnica de sincroniza¸c˜ao descrita como Modo II (vs sincronizada com vg, chave k2 da Fig. 3.10 conectada no ponto v). Os resultados experimentais da Fig. 3.11 foram coletados
Cap´ıtulo 3. Conversores de quatro bra¸cos - cargas trif´asicas e bif´asicas 110 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 −5 0 5 i g * (A) 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 −5 0 5 t (s) i g (A) (a) 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0 50 100 150 200 v c * (V) 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0 50 100 150 200 t (s) v c (V) (b)
Figura 3.12: Resultados experimentais da Configura¸c˜ao 4L-3f. (a) Corrente de re- ferˆencia e corrente lida da fonte prim´aria monof´asica. (b) Tens˜ao do barramento de referˆencia e tens˜ao do barramento lida.
com oscilosc´opio. Mostra-se na Fig. 3.11(a) a tens˜ao e corrente da fonte prim´aria mo- nof´asica, e como pode ser observado apresenta um alto fator de potˆencia, e forma de onda senoidal na corrente de entrada. Na Fig. 3.11(b) observa-se a tens˜ao do barra- mento CC (vc) e a tens˜ao de fase da carga trif´asica (vl3), como pode ser observado o controle da tens˜ao do barramento ´e obtido.
O resultados mostrados na Fig. 3.11(c) s˜ao as tens˜oes de entrada (vg) e sa´ıda (vl3) do Conversor 4L-3f, nota-se que a defasagem entre vg e vl3 ´e de 180o o que corresponde a melhor situa¸c˜ao de tens˜ao do Conversor 4L-3f.
O objetivo dos resultados apresentados na Fig. 3.11 ´e mostrar que com a t´ecnica de sincroniza¸c˜ao, aplicada a Configura¸c˜ao 4L-3f, ´e poss´ıvel melhorar a faixa de tens˜ao de opera¸c˜ao desta configura¸c˜ao. Por exemplo, como a amplitude da tens˜ao de entrada ´e Vg = 80V e a amplitude da tens˜ao de fase da carga ´e Vl3 = 90V [ver Fig. 3.11(c)], sem a t´ecnica de sincroniza¸c˜ao seria necess´ario uma tens˜ao do barramento vc = 236V , no entanto, com a aplica¸c˜ao da t´ecnica de sincroniza¸c˜ao das tens˜oes do conversor, foi poss´ıvel utilizar uma tens˜ao reduzida com vc = 160V , como pode ser visto na Fig. 3.11(b).
Os resultados experimentais apresentados na Fig. 3.12 mostram as duas vari´aveis controladas em malha fechada no Conversor 4L-3f, ou seja, a corrente da fonte mo- nof´asica e a tens˜ao do barramento CC. Observa-se na Fig. 3.12(a) a corrente de re-
Cap´ıtulo 3. Conversores de quatro bra¸cos - cargas trif´asicas e bif´asicas 111 10ms/div 30V/div 2A/div eg ig (a) 20ms/div 60V/div vsd vc(100V) (b) vsd vsq 20ms/div 60V/div (c) 20ms/div 60V/div 1A/div vsd isd (d)
Figura 3.13: Resultados experimentais da Configura¸c˜ao 4Ln-2f. (a) Tens˜ao (eg) e corrente (ig) da fonte prim´aria monof´asica (controle do fator de potˆencia). (b) Tens˜ao do barramento CC (vc) e tens˜ao de fase da m´aquina (vld). (c) Tens˜oes aplicadas a carga (vld e vlq). (d) Tens˜oes e correntes (vld e ild).
Cap´ıtulo 3. Conversores de quatro bra¸cos - cargas trif´asicas e bif´asicas 112 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 −1 0 1 i g * (A) 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 −1 0 1 t (s) i g (A) (a) 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0 50 100 v c * (V) 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0 50 100 t (s) v c (V) (b)
Figura 3.14: Resultados experimentais da Configura¸c˜ao 4Ln-2f. (a) Corrente de re- ferˆencia e corrente lida da fonte prim´aria monof´asica. (b) Tens ˜ao do barramento de referˆencia e tens˜ao do barramento lida.
ferˆencia (i∗
g) e a corrente lida (ig) da fonte monof´asica, enquanto que ´e mostrado na Fig. 3.12(b) a tens˜ao de referˆencia (v∗
c) e a tens˜ao lida (vc) do barramento CC.
Resultados experimentais an´alagos aos das Figs. 3.11 e 3.12 foram obtidos para as Configura¸c˜oes 4Ln-2f e 4Lp-2f, como observa-se nas Figs. 3.13 - 3.16, respectivamente.