Célula de comutação intercalada para conversores com características de seguidor de tensão e comutação suave

• Ano de defesa: 2021
• Autor(a) principal: Soares, Jefferson Wilhelm Meyer
• Orientador(a): Badin, Alceu Andre
• Banca de defesa: Badin, Alceu Andre , Barbi, Ivo , Gules, Roger
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Tecnológica Federal do Paraná; Curitiba
• Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica e Informática Industrial
• País: Brasil
• Palavras-chave em Português: Conversores de corrente elétrica; Modulação (Eletrônica); Eletrônica de potência; Modelagem; Electric current converters; Modulation (Electronics); Power electronics; Modelyng
• Área do conhecimento CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA
• Link de acesso: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/26534

Este trabalho apresenta uma célula de comutação com modulação por variação de frequência de chaveamento, do inglês switching cell with switching frequency modulation (SC-SFM) e condução contínua no indutor. Conversores com entrada em corrente baseados na SC-SFM possuem a característica de seguidor de tensão, ou seja, a entrada do conversor se comporta como uma carga resistiva e condução contínua. O comportamento como seguidor de tensão simplifica o controle do conversor sendo necessário apenas um laço de controle de tensão. Comutação suave e corrente nula no bloqueio do diodo é possível para uma ampla faixa de potência. Adicionalmente este trabalho apresenta o princípio de operação, análise matemática, modelagem e esquema de controle para conversores de corrente contínua para corrente contínua (CC-CC) e retificadores com correção do fator de potência, do inglês power factor correction (PFC), neste caso incluindo um controle antecipativo, do inglês feedforward, para aprimorar a qualidade de energia. Resultados experimentais são obtidos a partir de três protótipos baseados na SC-SFM. A saber um protótipo de conversor boost intercalado com modulação em frequência de chaveamento, do inglês interleaved boost converter with switching frequency modulation (IBC-SFM) CC-CC, um IBC-SFM PFC com ponte de diodos e outro IBC-SFM PFC baseado na estrutura totem-pole. Os protótipos possuem potência nominal de 1 kW, tensão de entrada de 100 V e saída de 240 V para o conversor CC-CC e tensão de entrada de 127 V e saída de 400 V para os conversores PFC. Os protótipos apresentaram excelentes valores de rendimento com curva quase plana, sendo os resultados de eficiência máxima iguais a 98,78% para o IBC-SFM CC-CC, 97,15% para o IBC-SFM PFC e 97,99% para o PFC com a estrutura totem-pole. No caso dos conversores PFC a qualidade de energia baseado nos valores de fator de potência (FP), distorção harmônica total de corrente, do inglês current total harmonic distortion (THD) e espectro harmônico apresentam dados excelentes e adequados às normas vigentes de qualidade de energia.