Projeto e desenvolvimento de um conversor CC-CC multicelular com operação assimétrica no modo de condução crítica

• Ano de defesa: 2022
• Autor(a) principal: Tirolli, Marcelo Nogueira
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Estadual Paulista (Unesp)
• Palavras-chave em Português: Conversor boost; Modo de condução crítica; Operação assimétrica; Ondulação da corrente; Rendimento; Boost converter; Critical conduction mode; Asymmetric operation; Current ripple; Efficiency
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/11449/235554

Este trabalho envolve o estudo e o desenvolvimento de um conversor CC-CC boost composto por arquitetura multicelular que pode vir a operar com células iguais ou diferentes permitindo que o balanço de potência entre as células seja assimétrico. Cada célula do conversor, independente do fluxo de potência que estiver trabalhando deve operar preferencialmente no modo de condução crítica, com a finalidade de diminuir os esforços sobre os transistores, resultando em menores perdas de condução e de chaveamento, além de praticamente eliminar as perdas de recuperação reversa nos diodos. O modelamento matemático que caracteriza a ondulação da corrente de entrada do conversor foi desenvolvido baseado na série de Fourier. Com isso é possível chegar a um modelo matemático generalizado podendo ser aplicado para configurações simétricas e assimétricas, independentemente da quantidade de células. No modelo proposto também é considerado uma variável manipulável referente ao deslocamento de fase entre as células. Baseado na configuração adotada, pode-se estabelecer o valor do ângulo de defasagem de cada célula para que resulte na menor ondulação da corrente de entrada. Com as condições propostas para a obtenção das menores ondulações, é apresentado um estudo referente ao rendimento do conversor, desmembrando as perdas em cada elemento, considerando configurações simétricas e assimétricas. Simulações das ondulações das correntes foram realizadas e comparadas com o modelo matemático proposto, assim como estimativas das perdas nos elementos. Resultados de ensaios experimentais são apresentados considerando um protótipo constituído por quatro células com capacidades de 250 W e 125 W, semicondutores de carbeto de silício, e sistema de controle baseado em uma placa de desenvolvimento FPGA.