Conversores CC-CC Não Isolados
• Buck (abaixador)
• Boost (elevador)
• Buck-boost (abaixador-elevador)
• Conversores reversíveis
Reversível em corrente
Reversível em tensão
Reversível em tensão e corrente
2
Quadrantes de operação
3
QUATRO QUADRANTES
Reversibilidade em
tensão e corrente
Vo
Io
I II
IV III
Tração e
frenagem
Ambos sentidos
de rotação
• Estudo do conversor operando como buck ou boost
• Estudo do conversor operando com comandos complementares
Conversor reversível em tensão e
corrente: Estrutura básica
1. Tração: Operação no 1º quadrante
2. Tração: Operação no 3º quadrante
3. Frenagem: Operação no 2º quadrante
4. Frenagem: Operação no 4º quadrante
Vin
S1
L
EC
D1
4
S3 D3
S2 D2
S4 D4
iL
+ vo -
Conversor reversível em tensão e
corrente: Operação como buck/boost
• Até duas chaves ativas em cada modo de operação
• Uma comuta em alta frequência
• Outra fica sempre conduzindo
• As demais permanecem bloqueadas
• Vantagens: Menores perdas, ondulação de corrente menor
• Desvantagens: Lógica de comutação mais complexa
Vin
S1 L
EC
D1
5
S3 D3
S2 D2
S4 D4
iL
+ vo -
• Estudo do conversor operando como buck ou boost. Os comandos das
chaves são gerados com base no quadrante de operação
Conversor reversível em tensão e
corrente: Operação no 1° Quadrante
S1=1, S2=0, S3=0, S4=1
6
1ª Etapa.
2ª Etapa.
S1=0, S2=0, S3=0, S4=1
Conversor reversível em tensão e
corrente: Operação no 2° Quadrante
S1=0, S2=0, S3=1, S4=0
7
1ª Etapa.
2ª Etapa.
S1=0, S2=0, S3=0, S4=0
8
Conversor reversível em tensão:
Equacionamento (comandos isolados)
GANHO ESTÁTICO EM
CONDUÇÃO CONTÍNUA
o
in
VD
V
A tensão média na carga é dada por:
1in o oV V DT V D
GANHO ESTÁTICO EM
CONDUÇÃO CONTÍNUA
TRAÇÃO
FRENAGEM
1
1o
in
V
V D
A tensão média na carga é dada por:
1o in oV DT V V D
Portanto, para este conversor com este
comando, pode-se empregar o equacionamento
do conversores buck e boost
Conversor reversível em tensão e
corrente: Operação no 3° Quadrante
S1=0, S2=1, S3=1, S4=0
9
1ª Etapa.
2ª Etapa.
S1=0, S2=0, S3=1, S4=0
Conversor reversível em tensão e
corrente: Operação no 4° Quadrante
S1=1, S2=0, S3=0, S4=0
10
1ª Etapa.
2ª Etapa.
S1=0, S2=0, S3=0, S4=0
Conversor reversível em tensão e
corrente: Operação comando simultâneo
• Duas chaves estão ativas em cada modo de operação
• Vantagens: Lógica de comutação simples, transição suave
entre os quadrantes
• Desvantagens: Ondulação de corrente maior
Vin
S1 L
EC
D1
11
S3 D3
S2 D2
S4 D4
iL
+ vo -
• Estudo do conversor operando com comandos complementares. Os
comandos das chaves S1 e S4 são iguais. E os comandos das chaves
S2 e S3 são o complemento das chaves S1 e S4. (comando em X)
Conversor reversível em tensão e
corrente: Operação no 1° Quadrante
D>0,5 – Modo Tração (Vomed > Ec)
12
Vin
Ec
L
S1
S3
D1S2
S4D3
D2
D4
iL
+ -V0
1ª Etapa.
2ª Etapa. Vin
Ec
L
S1
S3
D1S2
S4D3
D2
D4
iL
+ -V0
13
Conversor reversível em tensão:
Equacionamento (comando simultâneo)
GANHO ESTÁTICO EM
CONDUÇÃO CONTÍNUA
2 1o
in
VD
V
A tensão média na carga é dada por:
1in in
o
V DT V D TV
T
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 1
0.8
0.6
0.4
0.2
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
M D ( )
D
ONDULAÇÃO DA CORRENTE
DE CARGA
Ao final da 1ª etapa (t = ton) io = Imax:
2
1inVI D D
Lf
max min
in cV EI I DT
L max
2inV
ILf
Conversor reversível em tensão e
corrente: Operação no 2° Quadrante
D>0,5 – Modo Frenagem (Vomed < Ec)
14
Vin
Ec
L
S1
S3
D1S2
S4D3
D2
D4
iL
+ -V0
1ª Etapa.
2ª Etapa.
Vin
Ec
L
S1
S3
D1S2
S4D3
D2
D4
iL
+ -V0
Conversor reversível em tensão e
corrente: Operação no 3° Quadrante
D<0,5 – Modo Tração sentido inverso (-Vomed < -Ec)
15
Vin
Ec
L
S1
S3
D1S2
S4D3
D2
D4
iL
+ -V0
1ª Etapa.
2ª Etapa.
Vin
Ec
L
S1
S3
D1S2
S4D3
D2
D4
iL
+ -V0
Conversor reversível em tensão e
corrente: Operação no 4° Quadrante
D<0,5 – Modo Frenagem sentido inverso (-Vomed > -Ec)
16
1ª Etapa.
2ª Etapa.
Vin
Ec
L
S1
S3
D1S2
S4D3
D2
D4
iL
+ -V0
Vin
Ec
L
S1
S3
D1S2
S4D3
D2
D4
iL
+ -V0
Bibliografia
17
• Ivo Barbi, “Conversores CC-CC Básicos Não Isolados”.
• Muhammad H. Rashid, “Eletrônica de Potência:
Circuitos, Dispositivos e Aplicações”.
• R. W. Erickson, D. Maksimovic, “Fundamentals of Power
Electronics”, Second edition.
• José A. Pomilio, “Eletrônica de Potência”, UNICAMP.
Disponível em:
<http://www.dsce.fee.unicamp.br/~antenor/>.