03_Apresentação Inversor Monofásico_Aluno
51
0
0
Texto
(2) MODULAÇÃO POR LARGURA DE PULSO PWM Vantagem do conversor chaveado sobre o regulador linear Para os dois circuitos deseja-se manter constante o valor médio da tensão na carga , quando a resistência R1 variar. Condições de análise: A tensão de entrada V1 é constante e a tensão na saída deve ser igual a metade da tensão de entrada. Regulador linear. Regulador Chaveado. No caso do regulador linear , a diferença entre a tensão de entrada e a tensão na saída é dada pela queda de tensão sobre o resistor RP. Neste caso a potência dissipada no resistor RP será igual a potência fornecida para a carga. Apenas a metade da potência fornecida pela fonte é entregue para a carga, deste modo o rendimento deste regulador será igual a 50% Para o regulador chaveado admitindo chave ideal, a perda na chave será igual a zero e a fonte de entrada V1 somente fornecerá para o circuito a potência transferida para a carga. O rendimento teórico será igual a 100%..
(3) Exemplo de aplicação Regulador Chaveado Para o circuito representado será admitido chave ideal que modula periodicamente com freqüência f e razão cíclica D conforme gráfico abaixo. VR1 (t) V1 Ton. Toff (t). Ton D= → Ton = D.T T Toff → Toff = D'.T D' = T Toff = (1 − D ).T. 0. D.T. T. De acordo com o modelo apresentado será determinado as seguintes expressões: 1- Valor médio e eficaz da tensão na carga. 2- Potência média transferida para a carga. 3- Valores médios da tensão e da corrente na chave S1. 4- Demonstrar que a potência dissipada na chave é igual a zero..
(4) Valor médio e eficaz da tensão na carga. Equações: DT. DT. ∫. ∫. VR1med. 1 V1 V 1 DT = . V 1 dt → VR1med = . dt → VR1med = .t0 T 0 T 0 T. VR1med. V1 = . (DT ) → VR1med = D . V 1 T DT. VR1ef = VR1ef =. 1 2 V 1 dt → VR1ef = T 0. ∫. DT. 1 2 .V 1 dt T 0. ∫. 1 2 .V 1 t DT 0 T. → VR1ef =. 1 2 .V 1 D.T → VR1ef = D . V 1 T. Potência transferida para a carga. (VR1ef ) PR1 = R1. 2. ( → PR1 =. ). D .V1 D . (V 1) → PR1 = R1 R1 2. 2.
(5) VR1 (t). Potência dissipada na chave S1 Para o intervalo de (0 , DT) a tensão sobre a chave é igual a zero e o produto (VS1(t) . IS1(t)) é igual a zero. Durante o intervalo (DT, T) a corrente na chave é igual a zero portanto o produto (VS1(t) . IS1(t)) também é igual a zero. Desta forma fica demonstrado que a potência dissipada em uma chave ideal é igual a ZERO.. Ton. Toff (t). 0 VS1(t). D.T. Ton. T. Toff (t) D.T. 0 IS1(t). Ton. T. Toff (t). 0. D.T. T.
(6) EXEMPLO DE APLICAÇÃO Dado o circuito utilizando um modulador chaveado, sabendo que: V1 = 100V , R1 = 20Ω , D = 0,5 Calcule: a-) A tensão média na carga. b-) A tensão eficaz na carga c-) A potência dissipada na carga.. a −) VR1med = D .V 1 → VR1med = 0,5 .100 →VR1med = 50V b −) VR1ef = D .V 1 → VR1ef = 0,5 .100 → VR1ef = 0,707 .100 → VR1ef = 70,7V. c −). ( ( VR1ef )2 70,7 )2 PR1 = → PR1 = R1. 20. → PR1 = 250W.
(7) EXERCÍCIO DE FIXAÇÃO VR1 (t). Ton. Toff (t). 0. D.T. T. O circuito deve fornecer para a carga uma tensão média igual a 150V, a chave S1 opera em uma freqüência de 20kHz, sendo a tensão V1 igual a 200V . Sabendo que a potência dissipada na carga é igual a 300W Calcule: a-) A razão cíclica D. b-) A tensão eficaz na carga. c-) O valor da resistência de carga R1. d-) O valor da corrente média na carga.
(8) RESOLUÇÃO.
(9) EXERCÍCIO DE APLICAÇÃO VR1 (t). Ton. Toff (t). 0. D.T. T. O circuito deve fornecer para a carga uma tensão média igual a 150V, a chave S1 opera em uma freqüência de 20kHz, sendo a tensão V1 igual a 200V. Sabendo que a potência dissipada na carga é igual a 300W, R1 = 100 Ω e a razão cíclica D = 0,75 Calcule: a-) A corrente máxima, eficaz e a média na chave S1. b-) A tensão máxima e média na chave S1. c-) O tempo que a chave S1 permanece em condução. d-) O tempo que a chave S1 permanece em corte.
(10) RESOLUÇÃO.
(11) MODULAÇÃO POR LARGURA DE PULSO PWM A modulação por largura de pulso é uma técnica de controle que permite variar a tensão na carga a partir de uma fonte de tensão contínua constante. O controle consiste em criar uma forma de onda quadrada onde o período (T) e sempre constante e o tempo de onda ligado (Ton) e o tempo de onda desligado (Toff) são modulados. A modulação é feita através da comparação de duas formas de onda, podendo ocorrer as seguintes variações: Comparação de uma onda triângular com um nível de tensão DC variável Comparação de uma onda dente de serra com um nível de tensão DC variável Comparação de uma onda triângular com uma onda senoidal modulante.. VR1 (t). Ton. Toff (t). 0. D.T. T.
(12) GERADOR DE PWM.
(13) PWM SENOIDAL. No Pwm Senoidal a tensão e a freqüência na carga são definidos pelo controle da onda senoidal modulante. A freqüência de chaveamento é definida pela freqüência da onda triângular chamada de portadora. Freqüência na carga 60Hz. Freqüência na carga 30Hz.
(14) COMPARAÇÃO DA ONDA TRIÂNGULAR COM A ONDA (DC) VARIÁVEL.
(15) RESULTADO DA 1° SIMULAÇÃO.
(16) COMPARAÇÃO DA ONDA DENTE DE SERRA COM A ONDA (DC) VARIÁVEL.
(17) RESULTADO DA 2° SIMULAÇÃO.
(18)
(19) INVERSOR MONOFÁSICO COM PONTO MÉDIO. Emprega apenas um braço de chaves de potência sendo mais simples de ser controlado. A tensão aplicada na carga é igual a metade da tensão da fonte.
(20)
(21)
(22)
(23) CIRCUITO DO INVERSOR MONOFÁSICO COM PONTO MÉDIO.
(24) MODULAÇÃO PWM SENOIDAL APLICADA NO INVERSOR MONOFÁSICO COM PONTO MÉDIO. A modulação pwm senoidal é gerada através da comparação de uma onda senoidal que pode ter amplitude e período modulado com uma onda triangular chamada de portadora.. Freqüência na carga 60Hz.
(25) EQUAÇÕES DO INVERSOR MONOFÁSICO COM PONTO MÉDIO. O valor da freqüência de chaveamento depende do valor da razão de modulação em freqüência (mf) sendo seu valor calculado pela equação:. mf =. f∆ frequ ê ncia da onda triângular ⇒ mf = fs frequ ência da onda senoidal. O valor da tensão aplicada na carga depende do valor da razão de modulação em amplitude (ma).. V senoidal ma = V triangular O valor da amplitude máxima da fundamental na região de modulação linear (ma < 1) é calculada através da equação.. V1hmax. Vdc Vdc = . ma → V1hef = . ma 2 2. 2.
(26) EXEMPLO DE APLICAÇÃO 1° CASO. Vdc = 400V , Rb = 2Ω , Lb = 15mH V senoidal f∆ ma = ⇒ ma = 1 sendo mf = V triangular fs. ⇒ mf =. 2700 ⇒ mf = 45 60. CALCULOS. Z=. (Rb ) 2 + (w. Lb ) 2. Vrms =. Vdc 2. 2. ILrms =. →Z =. . (ma ) → Vrms =. Vdc 2. 2 . Z. (2 ) 2 + (2π . 60 . (15 .10 − 3 )) 2 400 2. 2. . (ma ) → ILrms =. → Z =6 Ω. . (1) → Vrms = 141,42 V 400 2. 2 . 6. . (1) → ILrms = 23,57 A.
(27) VALORES SIMULADOS.
(28) EXEMPLO DE APLICAÇÃO 2° CASO. Vdc = 400V , Rb = 2Ω , Lb = 15mH ma =. V senoidal f∆ ⇒ ma = 0,5 sendo mf = V triangular fs. ⇒ mf =. 2700 ⇒ mf = 90 30. CALCULOS. Z=. (Rb ) 2 + (w. Lb ) 2. Vrms =. Vdc 2. 2. ILrms =. →Z =. . (ma ) → Vrms =. Vdc 2. 2 . Z. (2 ) 2 + (2π . 30 . (15 .10 − 3 )) 2 400 2. 2. . (ma ) → ILrms =. → Z = 3,46 Ω. . (0,5 ) → Vrms = 70,71V 400 2 . 2 . 3,46. . (0,5 ) → ILrms = 20,44 A.
(29) VALORES SIMULADOS.
(30) INVERSOR MONOFÁSICO EM PONTE.
(31)
(32) INVERSORES EM PONTE TÉCNICAS DE CONTROLE Para o inversor em ponte monofásica é possível aplicar duas técnicas de controle, uma para o modo de modulação bipolar onde a tensão na carga varia entre valores positivos e negativos conforme o VSI (inversor fonte de tensão) em meia ponte e a outra para o modo de operação unipolar gerando uma seqüência de pulsos de mesma polaridade para cada ciclo da onda da tensão na carga.. INVERSOR EM PONTE COM TÉCNICA DE CONTROLE BIPOLAR.
(33) PWM PARA O MODO DE CONTROLE BIPOLAR.
(34) PWM PARA O MODO DE CONTROLE BIPOLAR.
(35) PWM PARA O MODO DE CONTROLE BIPOLAR.
(36) EQUAÇÕES DO INVERSOR MONOFÁSICO EM PONTE CONTROLE BIPOLAR. O valor da freqüência de chaveamento depende do valor da razão de modulação em freqüência (mf) sendo seu valor calculado pela equação:. mf =. f∆ frequ ê ncia da onda triângular ⇒ mf = fs frequ ência da onda senoidal. O valor da tensão aplicada na carga depende do valor da razão de modulação em amplitude (ma).. V senoidal ma = V triangular O valor da amplitude máxima da fundamental na região de modulação linear (ma < 1) é calculada através da equação.. V1hmax = Vdc . ma → V1hef =. Vdc 2. . ma.
(37) EXEMPLO DE APLICAÇÃO 1° CASO. Vdc = 400V , Rb = 2Ω , Lb = 15mH V senoidal f∆ ma = ⇒ ma = 1 sendo mf = V triangular fs. ⇒ mf =. 2700 ⇒ mf = 45 60. CALCULOS. Z=. (Rb ) 2 + (w. Lb ) 2. Vrms =. Vdc. ILrms =. 2. →Z =. . (ma ) → Vrms =. Vdc 2 .Z. (2 ) 2 + (2π . 60 . (15 .10 − 3 )) 2. 400 2. → Z =6 Ω. . (1) → Vrms = 282,84 V. . (ma ) → ILrms =. 400 2 .6. . (1) → ILrms = 47 ,14 A.
(38) VALORES SIMULADOS.
(39) EXEMPLO DE APLICAÇÃO 2° CASO. Vdc = 400V , Rb = 2Ω , Lb = 15mH ma =. V senoidal f∆ ⇒ ma = 0,5 sendo mf = V triangular fs. ⇒ mf =. 2700 ⇒ mf = 90 30. CALCULOS. Z=. (Rb ) 2 + (w. Lb ) 2. Vrms =. Vdc. ILrms =. →Z =. . (ma ) → Vrms =. 2 Vdc. 2 .Z. (2 ) 2 + (2π . 30 . (15 .10 − 3 )) 2. 400 2. → Z = 3,46 Ω. . (0,5 ) → Vrms = 141,42 V. . (ma ) → ILrms =. 400 2 . 3,46. . (0,5 ) → ILrms = 40,87 A.
(40) VALORES SIMULADOS.
(41) INVERSOR EM PONTE COM TÉCNICA DE CONTROLE UNIPOLAR Nesta técnica de controle utilizam-se duas ondas senoidal de controle que podem modular em amplitude e período defasadas em 180°..
(42) PWM PARA O MODO DE CONTROLE UNIPOLAR.
(43) CONTROLE UNIPOLAR FORMA DE ONDA DA TENSÃO E DA CORRENTE NA CARGA.
(44) CONTROLE UNIPOLAR FORMA DE ONDA DA TENSÃO E DA CORRENTE NA CARGA.
(45) CONTROLE UNIPOLAR FORMA DE ONDA DA TENSÃO.
(46) EQUAÇÕES DO INVERSOR MONOFÁSICO EM PONTE CONTROLE UNIPOLAR. O valor da freqüência de chaveamento depende do valor da razão de modulação em freqüência (mf) sendo seu valor calculado pela equação:. mf =. f∆ frequ ê ncia da onda triângular ⇒ mf = fs frequ ência da onda senoidal. O valor da tensão aplicada na carga depende do valor da razão de modulação em amplitude (ma).. V senoidal ma = V triangular O valor da amplitude máxima da fundamental na região de modulação linear (ma < 1) é calculada através da equação.. V1hmax = Vdc . ma → V1hef =. Vdc 2. . ma.
(47) EXEMPLO DE APLICAÇÃO 1° CASO. Vdc = 400V , Rb = 2Ω , Lb = 15mH V senoidal f∆ ma = ⇒ ma = 0,8 sendo mf = V triangular fs. ⇒ mf =. 2700 ⇒ mf = 56 48. CALCULOS. Z=. (Rb ) 2 + (w. Lb ) 2. Vrms =. Vdc. ILrms =. 2. →Z =. . (ma ) → Vrms =. Vdc 2 .Z. (2 ) 2 + (2π . 48 . (15 .10 − 3 )) 2. 400 2. → Z = 4,9463 Ω. . (0,8 ) → Vrms = 226 ,27 V. . (ma ) → ILrms =. 400 2 . 4,9463. . (0,8 ) → ILrms = 45,75 A.
(48) VALORES SIMULADOS.
(49) EXEMPLO DE APLICAÇÃO 2° CASO. Vdc = 400V , Rb = 2Ω , Lb = 15mH V senoidal f∆ ma = ⇒ ma = 0,4 sendo mf = V triangular fs. ⇒ mf =. 2700 ⇒ mf = 112 24. CALCULOS. Z=. (Rb ) 2 + (w. Lb ) 2. Vrms =. Vdc. ILrms =. 2. →Z =. . (ma ) → Vrms =. Vdc 2 .Z. (2 ) 2 + (2π . 24 . (15 .10 − 3 )) 2. 400 2. → Z = 3,02 Ω. . (0,4 ) → Vrms = 113,14 V. . (ma ) → ILrms =. 400 2 . 3,02. . (0,4 ) → ILrms = 37 ,46 A.
(50) VALORES SIMULADOS.
(51) Referências Bibliográficas Volpiano, Sérgio Luiz. Eletrônica de Potência Aplicada ao Acionamento de Máquinas Elétricas. 1 ed. São Paulo: Editora Senai, 2013. 328 p. RASHID, Muhammad H. Eletrônica de Potência: circuitos, dispositivos e aplicações. São Paulo: Makron Books, 1999. 828 p. MOHAN, Ned; UNDELAND, Tore M; ROBBINS, William P. Power Electronics: Converters, Applications and Design. 2. Ed. New York: John Wiley, 1995. 802 p.
(52)
Documentos relacionados
Próximo à desembocadura e seguindo pelo estuário inferior, no estuário médio bem como em grande parte do estuário superior se observa, igualmente, a concentração de areias
Material: Liga de Alumínio - MATRIZ NORMALIZADA FDM SLM Flexibilidade - Espessura Camada Fused Deposition Modeling FDM 0.07 0.09 Selective Laser Melting SLM 0.50 0.61 Laser
The limits on the anomalous coupling a that can be established through the triple-gauge-boson produc- tion are one order of magnitude better than the ones coming from the e+e mode
As IMagens e o texto da Comunicação (com as legendas incluídas) devem ser enviadas por correio eletrônico. Comitê
We first present an analysis of charged current neutrino and anti-neutrino data from MINOS in the framework of oscillation with decay and obtain a best fit for non-zero decay parameter
Para a execução dessa pesquisa, têm-se os seguintes objetivos específicos: x Identificar quais das habilidades da leitura de informações decodificação, compreensão, interpretação
• Orientação da empresa para os resultados: avalia o nível de orientação dos funcionários para a consecução de seus resultados.. Variáveis Organizacionais a
Com esta avaliação foi possível evidenciar que em condições hipóxicas prolongadas as alterações sobre a interface coluna d’água/sedimentos, oriundos da sub-bacia do
