RETIFICADOR TRIFÁSICO PWM DE ALTA EFICIÊNCIA COM FUNÇÃO BYPASS E CARACTERÍSTICAS ELEVADORA E ABAIXADORA DE TENSÃO PARA CARREGAMENTO DE BATERIAS DE VEÍCULOS ELÉTRICOS EDUARDO FAÇANHA DE OLIVEIRA
Dissertação submetida à Universidade Federal do Ceará como parte dos requisitos para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Elétrica.
Área de concentração: Eletrônica de Potência.
Orientador: Prof. Dr. Demercil de Souza Oliveira Júnior.
Coorientador: Dr.-Ing. Samuel Vasconcelos Araújo
FORTALEZA 2013-BRASIL
RESUMO Quando um conversor opera com uma larga diferença entre os níveis de tensão de entrada e de saída, normalmente é possível identificar uma redução significante no seu desempenho. A razão disto é o aumento da quantidade de energia processada, que primeiramente precisa ser armazenada em um elemento passivo (indutor), antes de ser entregue à carga. É possível dizer que quão maior for a quantidade dessa energia “indireta”, menor será a eficiência do sistema. Tal situação é especialmente crítica para inversores e retificadores com correção de fator de potência (PFC), visto que a razão cíclica dos interruptores abrange praticamente todos os possíveis valores. Em casos em que a diferença entre o valor de pico da tensão CA e o valor médio da tensão CC é grande, o índice de modulação é desviado consideravelmente de 1 e, consequentemente, maiores perdas são esperadas. Para lidar com tal situação, é proposto um retificador com característica abaixadora e elevadora utilizando uma função chamada de bypass. Esta função permite que o retificador escolha entre os dois barramentos o que melhor se adapta ao nível de saída desejado em função do ponto de operação da tensão senoidal de entrada, maximizando a eficiência. Algumas das vantagens esperadas com a utilização da função bypass são: redução das perdas totais por meio da operação parcial com estágio único; maior número de níveis de tensão, reduzindo a corrente de modo comum e o volume do filtro de entrada, além de resultar em menores esforços de tensão sobre os semicondutores; e, finalmente, redução de perdas adicionais e no tamanho do sistema, visto que o conversor Buck de saída é projetado para apenas uma fração da potência total. Em adição, são apresentadas possíveis configurações de conversores de potência para o carregamento de baterias de veículos elétricos. Topologias de retificadores trifásicos com PFC com corrente de entrada senoidal e tensão de saída controlada são analisadas e propostas, e suas funcionalidades e características básicas descritas brevemente. Fórmulas analíticas para o cálculo dos esforços de tensão e corrente sobre os semicondutores de potência são fornecidas. A fim de avaliar comparativamente o desempenho das topologias selecionadas, fatores adimensionais de referência são definidos com base nos esforços elétricos sobre os semicondutores e no volume dos indutores. As características do sistema proposto, incluindo princípio de operação, estratégia de modulação, equações de dimensionamento e cálculos de perdas e eficiência, são descritas em detalhes. Finalmente, a viabilidade do conceito de bypass é demonstrada por meio de resultados experimentais obtidos a partir de um protótipo de 22 kW.
LINK
http://www.repositorio.ufc.br/bitstream/riufc/5591/1/2013_dis_efoliveira.pdf
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