Métodos Avançados em Sistemas de Energia Eletrônica de Potência para Geração Distribuída

Departamento de Engenharia Elétrica

Métodos Avançados em Sistemas de Energia

Eletrônica de Potência para Geração Distribuída

Retificador com Correção do Fator de Potência

Prof. João Américo Vilela

Técnicas de Modulação

Eletrônica de Potência para Geração Distribuída

Os interruptores quando adequadamente acionada produzem uma corrente de entrada com alto fator de potência.

Retificador monofásico em ponte completa

0

V

C

in

V

Técnicas de Modulação

Eletrônica de Potência para Geração Distribuída

Carga do indutor La

- Interruptor T2 e T3 conduzindo, indutor acumulando energia;

Retificador monofásico em ponte completa – Modulação a dois níveis

0

V

C

in

V

t

L

v

i









I

t

L

V

V







Técnicas de Modulação

Eletrônica de Potência para Geração Distribuída

Fonte é indutor transferindo energia para saída

- Interruptor T1 e T4 conduzindo, transferência de energia para a carga;

t

L

v

i









V

C

in

V

Retificador monofásico em ponte completa – Modulação a dois níveis

2 0 La

I

t

L

V

V







Técnicas de Modulação

Eletrônica de Potência para Geração Distribuída

Se o tempo de acumulação de energia no indutor for maior que o tempo de transferência de energia a corrente no indutor aumenta, caso contrário a corrente diminui.

0

V

C

in

V

Etapa t

) Os interruptores T

e T

fecha;

in

V

Forma de onda obtida com a

operação dos interruptores T₁ e T₂.

1 0 La

I

t

L

V

V







Etapa t

) Os interruptores T

e T

abre

e os interruptores T

e T

fecha;

I

t

L

V

V







Técnicas de Modulação

Eletrônica de Potência para Geração Distribuída

0

V

C

Técnicas de Modulação

Eletrônica de Potência para Geração Distribuída

A comparação de uma portadora triangular com a referência senoidal defini a sequência de acionamento dos interruptores.

Modulação a dois níveis

A razão cíclica de cada interruptor é definido pela relação entre o sinal portadora com o sinal de referência.

O sinal de referência entre os braços do retificador.

Técnicas de Modulação

Eletrônica de Potência para Geração Distribuída

Modulação a dois níveis

O sinal de referência entre os braços do retificador.

- Nessa técnica os interruptores dos braços são acionados de forma cruzada, gerando a tensão apresentada no item b da figura;

- A tensão de saída tem três níveis de operação;

- A frequência da tensão de saída é o dobro da frequência de operação dos interruptores.

Eletrônica de Potência para Geração Distribuída

E

-

E

V

T

/2

T1T2T3

T

V

V

tempo

tempo

Modulação a dois níveis

Técnicas de Modulação

Eletrônica de Potência para Geração Distribuída

Os interruptores quando adequadamente acionada produzem uma corrente de entrada com alto fator de potência.

Retificador monofásico em ponte completa

0

V

C

in

V

Técnicas de Modulação

Eletrônica de Potência para Geração Distribuída

Carga do indutor La

- Interruptor T2 e T4 conduzindo, indutor acumulando energia;

- Interruptor T1 e T3 conduzindo, indutor acumulando energia;

Retificador monofásico em ponte completa

t

L

v

i









t

L

V







V

C

in

V

Técnicas de Modulação

Eletrônica de Potência para Geração Distribuída

Fonte é indutor transferindo energia para saída

- Interruptor T1 e T4 conduzindo, transferência de energia para a carga;

Retificador monofásico em ponte completa

t

L

v

i













t

L

V

V









V

C

in

V

Técnicas de Modulação

Eletrônica de Potência para Geração Distribuída

Inversão da polaridade da rede ca

- Interruptor T2 e T4 conduzindo, indutor acumulando energia;

(ou Interruptor T1 e T3 conduzindo)

- Interruptor T2 e T3 conduzindo, transferência de energia para a carga.

Retificador monofásico em ponte completa

0

V

C

in

V

Técnicas de Modulação

Eletrônica de Potência para Geração Distribuída

Se o tempo de acumulação de energia no indutor for maior que o tempo de transferência de energia a corrente no indutor aumenta, caso contrário a corrente diminui.

Retificador monofásico em ponte completa

0

V

C

in

V

Técnicas de Modulação

Eletrônica de Potência para Geração Distribuída

A comparação de uma portadora triangular com duas referência senoidal defasadas de 180º defini a sequência de acionamento dos interruptores.

Modulação a três níveis

- A tensão de saída têm três níveis de operação;

- A frequência da tensão de saída é o dobro da frequência de operação dos interruptores.

V

V

V

-E

Técnicas de Modulação

Modulação a três níveis

Retificadores e Inversores

Eletrônica de Potência para Geração Distribuída

Retificadores e inversores são o mesmo equipamento

0

V

C

in

V

Modulação PWM Senoidal – três níveis

a) Forma de onda da tensão na saída do inversor, antes do indutor;

b) Sinais modulantes senoidal defasados de 180º e moduladora triangular.

Modulação PWM Senoidal – três níveis

a) Forma de onda da tensão na saída do inversor e corrente no indutor;

b) Sinais modulantes senoidal defasados de 180º e moduladora triangular.

Modulação PWM Senoidal – três níveis

a) Forma de onda da tensão na saída do inversor e corrente no indutor;

b) Sinais modulantes senoidal defasados de 180º e moduladora triangular.

Modulação PWM Senoidal – três níveis

Inversor Trifásicos

Inversor trifásico com modulação PWM senoidal a dois níveis

0.01 0.015 0.02 0.025 0.03 Time (s) 20 40 60 80 100 Ia Ib Ic

Corrente na saída do

inversor

Inversor Trifásicos

Inversor trifásico com modulação PWM senoidal a dois níveis

0 -0.5 -1 0.5 1 Vra Vrb Vrc Vtri 0 -100 100 200 300 400 500 V8 0 -100 100 200 300 400 500 V9 0 0.005 0.01 0.015 0.02 0.025 0.03 Time (s) 0 -100 100 200 300 400 500 V10

Sinais modulantes e a tensão fase terra na saida do inversor

Inversor Trifásicos

Inversor trifásico com modulação PWM senoidal a dois níveis

Sinais modulantes e a tensão de linha na saida do inversor

Inversor Trifásicos

I(RL1a) I(RL1b) I(RL1c)

0 -200 -400 -600 200 400 Vab 0 -200 -400 200 400 Vbc 0.01 0.015 0.02 0.025 0.03 Time (s) 0 -200 -400 -600 200 400 Vca

Inversor trifásico com modulação PWM senoidal a dois níveis

Corrente na saída do inversor e a tensão de linha na saida do inversor

Inversor Trifásicos

Inversor trifásico com modulação PWM senoidal a dois níveis

0 20 40 60 80 100 Ia 0 -0.5 -1 0.5 1 Vtri Vra 0.01 0.015 0.02 0.025 0.03 Time (s) 0 -100 100 200 300 400 500 V8

Corrente de linha, sinal modulante e tensão fase neutro.