Conversor CC-CC elevador (boost) Prof. Alceu André Badin

(1)

Conversor CC-CC elevador (boost)

(2)

Prof. Alceu A. Badin UTFPR/DAELT Prof. Alceu A. Badin UTFPR/DAELT

Conversor CC-CC Elevador (boost)

Principais aplicações:

- Elevador de tensão em fontes de alimentação;

- Retificadores com elevado fator de potência;

- Acionamento de motores em corrente contínua;

- Interconexão entre painéis fotovoltaicos e barramentos

CC, etc.

I

in

V

o

D

S

Estrutura básica

R

o

E

C

D

L

Estrutura prática

(3)

Conversor CC-CC Elevador (boost)

I

in

V

o

D

S

Estrutura básica

R

o

E

C

D

L

Estrutura prática

Característica de

fonte de corrente

Característica de

fonte de tensão

(4)

Abaixador (buck) x Elevador (boost)

- Entrada com característica

de fonte de corrente e

saída em tensão.

- Tensão de saída sempre

maior que a tensão de

entrada.

- Não opera sem carga em

em malha aberta.

I

o

V

in

D

S

I

in

V

o

D

S

- Entrada com característica

de fonte de tensão e saída

em corrente.

- Tensão de saída sempre

menor que a tensão de

entrada.

- Pode opera sem carga em

malha aberta.

(5)

Abaixador (buck) x Elevador (boost)

- Entrada sempre com

conexão elétrica com a

saída.

- É necessário circuito

auxiliar para controle da

corrente de inrush.

- O interruptor é conectado ao

ponto comum das fontes de

entrada e saída.

I

o

V

in

D

S

I

in

V

o

D

S

- Permite a desconexão

entre a entrada e a saída.

- Não é necessário circuito

auxiliar para controlar

corrente de inrush.

- O interruptor não tem

ponto comum entre as

fontes de entrada e saída.

(6)

Prof. Alceu A. Badin UTFPR/DAELT

Correntes de inrush para Io=1A.

0.5 1 1.5 2 2.5 3 Time (ms) 0 10 20 30

I(Lboost) I(Lbuck) I(L2)

Boost

Buck

Buck com soft-start

(7)

Conversor elevador – cond. descontínua.

R

o

E

C

L

i

L

i

D

i

S

i

C

i

_o

R

o

E

C

L

i

L

i

D

i

S

i

C

i

_o

1ª etapa

(S=1)

2ª etapa

(S=0)

R

o

E

C

D

L

Circuitos equivalentes

3ª etapa

(S=0)

R

o

C

i

C

i

_o

(8)

Conversor elevador – cond. descontínua.

R

o

E

C

L

i

L

i

D

i

S

i

C

i

_o

R

o

E

C

L

i

L

i

D

i

S

i

C

i

_o

1ª etapa (S=1)

2ª etapa (S=0)

3ª etapa (S=0)

R

o

C

i

C

i

_o

(9)

Conversor elevador – cond. descontínua.

. .

p

D T E

I

L



on

t

D

T



0

1 .

on t p

I

Edt

L







.

_p a o

L I

t

V

E





0

1 . (

)

a t p o

I

E V dt

L

 







a

. .

o

D T E

t

V

E





ou

.

on

t



D T

i

_L

I

_Emed

t

I

p

t

on

t

a

T

v

_L E-Vo E

t

on

t

a

T

(10)

Conversor elevador – cond. descontínua.

1 2 Emed

S

I

T







t

i

_D

I

_Dmed

t

a

T

2

.

2

p a

I t

S 

S

₂ 2

_{. .}

2

2. .(

)

Dmed o

D E T

I

L V

E





2 Dmed o

S

I

T





2

_{. .}

_{( . ) .}

2

2. 2. .(

)

Emed o

D T E

D E T

I

L

L V

E







1

.

2

p on

I t

S 

i

_L

I

_Emed

t

I

_p

t

_on

t

_a

T

S

₁

S

₂

(11)

R

o

E

C

D

L

Conversor elevador – cond. descontínua.

E o

P



P

V

+

_o

-I

_o

I

_E

.

_Emed _{o o}

E I



V I

2. .

1 .

o o

L I

V

D

E T

E







_



_





2

_{. .}

_{( . ) .}

2

2. 2. .(

)

o o o o Emed o

V I

D T E

D E T

V I

I

E

L

L V

E











2

2. .

₁

.

o o

L I

V

D

E T

E







_



_





(12)

Conversor elevador – cond. crítica

. . .(1

)

2.

CRI o

D T E

D

L

I





(1

).

a

t

 

D T

.

2

p a o Dmed

I t

I

T





i

_L

I

_Emed

t

I

_p

t

_on

t

_a

T

. .

p

D T E

I

L



(13)

Conversor elevador – cond. contínua.

R

o

E

C

L

i

L

i

D

i

S

i

C

i

_o

R

o

E

C

L

i

L

i

D

i

S

i

C

i

_o

1ª etapa (S=1)

2ª etapa (S=0)

R

o

E

C

D

L

Circuitos equivalentes

(14)

Conversor elevador – cond. Contínua.

t

i

_S

i

_D

i

_L

I

_Lmed

I

_Dmed

=I

_o

T

t

on S

t

off

t

i

_C

-I

_o

R

o

E

C

L

i

L

i

D

i

S

i

C

i

_o

R

o

E

C

L

i

L

i

D

i

S

i

C

i

_o

1ª etapa (S=1)

2ª etapa (S=0)

(15)

Conversor elevador – cond. Contínua.

1ª etapa (S=1)

2ª etapa (S=0)

E

C

L

v

L

v

D

v

S

v

o

+

-

+

-+

-E

C

L

v

L

v

D

v

S

v

o

+

-

+

-+

(16)

-Prof. Alceu A. Badin UTFPR/DAELT Prof. Alceu A. Badin UTFPR/DAELT

Conversor elevador – cond. Contínua.

on

t

D

T



t

on



DT

.

t

off

 

(1

D T

).

min p

I

 



A variação de corrente durante t

_off

é

dada por:

0

1

ton

I

Edt

L

 





I

E D T

. .

L

 

0

1 (

)

off t o

I

E V dt

L

 







_I

(

V

o

E

).(1

D T

).

L



 

OU

t

i

_L

_I

_Emed

t

on

t

off

T

I

_p

I

_min

I

v

_L E (E-Vo)

t

on

t

off

T

(17)

Conversor elevador – cond. Contínua.

. .

E D T

I

L

 

_I

(

V

o

E

).(1

D T

).

L



 

OU

(

).(1

).

. .

V

_o

E

D T

E D T

L





.

_o _o

.

E D V





V D E E D

 

1

o

E

V

D





o o

V

E

D

V





t

i

_L

_I

_Emed

t

on

t

off

T

I

_p

I

min

I

v

_L E (E-Vo)

t

on

t

off

T

(18)

Conversor elevador – cond. Contínua.

min

2

Emed Lmed p

I



I



I







I





min

2

p Emed Lmed

I



I





min

.

2

off off o Dmed

I t

t I

I

T







min

.(1

)

(1

).

2

Emed

I

D

I

 

D I







t

i

_L

_I

_Emed

t

on

t

off

T

I

_p

I

_min

I

t

i

_D

I

Dmed

=I

o

t

on

t

off

T

(19)

Conversor elevador – cond. Contínua.

E o

P



P

2 2 2

.

(1

)

o Emed o o

V

E

E I

R

D





2 2

.(1

)

Emed o

E

I

R

D





2

.

o Emed o

V

I

E R



OU

I

o



I

Emed

.(1



D

)

R

o

E

C

D

L

V

+

_o

-I

_o

I

_E

(20)

Conversor elevador – ondulação de saída



Ondulação de tensão de saída devido ao capacitor

t

i

_C

t

on

T

.

_C

.

_C C o on

C dv

C V

i

I

dt

t









.

. .

o on o C C

I t

I D T

C

V





(21)



Ondulação devido a Rse:

t

i

_C

t

on

T

.

Rse Rse c c

V

I Rse

Rse

I



 







Onde:

 

I

_c

I

_L_max



I

_p

Rse máxima:

o p

V

Rse

I





(22)

Referências



BARBI, Ivo; MARTINS, Denizar Cruz. Eletrônica de

Potência: Conversores CC-CC Básicos não Isolados.

Florianópolis: UFSC, 2000.

