Retificador PWM Regenerativo

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Retificador PWM conectado em ponte

a) circuito de alimentação e princípio de funcionamento: A Fig 4 (a) mostra o circuito de alimentação do retificador totalmente controlado monofásico PWM na ligação em ponte (18), o qual utiliza quatro interruptores controlados com díodos antiparalelos para produzir uma tensão DC V0 controlada. Para a operação adequada deste retificador, a tensão de saída deve ser maior do que a tensão de entrada, a qualquer momento (V0 > VS). Este retificador pode trabalhar com dois (PWM bipolar) ou três (PWM unipolar) níveis, como mostrado na figura 4.

As combinações possíveis são os seguintes:

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Onde k = 1, 0 ou -1

Se K = 1, então a tensão indutor será negativa, de modo que a corrente de entrada é irá diminuir valor.

Se K = -1, então a tensão do indutor vai ser positivo, de modo que a corrente de entrada é irá aumentar o seu valor.

Finalmente, se K = 0 o aumento ou a diminuição do valor da corrente de entrada, depende de Vs. Isso permite um controle completo da corrente de entrada.

Se a condição V0 > Vs não for satisfeita, por exemplo, durante a inicialização a corrente de entrada não pode ser controlada e o capacitor será carregado através dos diodos para o valor de pico da tensão de fonte (vs) como típico retificador não controlado. Depois disso, o conversor irá começar a trabalhar em modo controlado aumentando a voltagem de saída Vo do valor de referência.

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Esquema de Controle

O esquema de controle clássico é mostrado na figura 5. O controlo inclui um controlador de tensão, tipicamente um controlador proporcional-integrativo (PI), que controla a quantidade de energia requerida para manter constante a tensão de DC-link. O controlador de tensão proporciona a amplitude da corrente de entrada. Por esta razão, a saída do controlador de tensão é multiplicado por um sinal sinusoidal com a mesma fase e frequência do que Vs, a fim de obter a corrente de entrada de referência, ISREF. O controlador rápido de corrente controla a corrente de entrada, de modo que o fator de potência de entrada alcança um valor elevado. Note-se que para o funcionamento PWM o VSR deve ter um filtro capacitivo no lado da CC e filtro indutivo ao lado do AC.

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Este controlador pode ser uma histerese ou um controlador linear com um modulador PWM (19).

Figo. 6 mostra o comportamento da tensão de entrada e a corrente de entrada do retificador PWM em resposta a uma mudança de passo na carga. Pode ser observado que a voltagem é controlada através do aumento da corrente, o que mantém a sua forma de onda senoidal, mesmo durante os estados transitórios.

Como se vê na figura 6, uma ondulação com o dobro da frequência de alimentação (2ω) está presente na tensão DC-link. Se este ondulação passar para o controlador de tensão, este irá produzir um componente de terceiro harmônico em ISREF. Esta harmônica pode ser reduzida com um filtro passa-baixo na medição de tensão reduzindo a largura de banda do controlador.

Alguns aplicativos não aceitam harmônicos de segunda ordem no DC-link e eles usam um conector de filtro de corte em paralelo com o capacitor principal.

A Fig. 7 mostra o comportamento da tensão e da corrente fornecida pela fonte. A corrente de entrada é altamente senoidal e mantém-se em fase com a tensão, atingindo um fator de potência muito elevada de PF ~ = 0,99, mesmo no modo de regeneração.

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Retificador PWM de Dobrador de Tensão

Circuito de alimentação e princípio de funcionamento: Fig. 8 mostra o circuito de alimentação do retificador PWM dobrador de tensão. Esta topologia usa apenas duas chaves de potência T1 e T2, que são comutadas de forma complementar para controlar a tensão DC-link e da corrente de entrada, mas requer dois capacitores de filtro C1 e C2. A tensão em cada capacitor(VC1, VC2) deve ser maior do que o valor de pico de VG, para assegurar o controle da corrente de entrada.

As combinações possíveis são os seguintes.

1) Alternar T1 esta no estado ligado = VAFE = Vc1, de modo a tensão é indutor

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como VL é negativo, a corrente de entrada irá diminuir o seu valor.

2) A chave T2 esta no estado ligado VAFE = -Vc2, de modo que a tensão é indutor

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como VL é positiva, a corrente de entrada irá aumentar o seu valor.

Portanto, a forma de onda da corrente de entrada pode ser controlada por uma comutação apropriada das chaves T1 e T2 de modo semelhante de um retificador PWM ligado em ponte.

b) Regime de Controle: O esquema de controle para esta topologia é quase o mesmo do que o controle para a conexão de ponte como visto na Fig.9. A diferença mais importante é a necessidade de um controlador para o equilíbrio de tensão entre os dois capacitores. Um controlador P simples é usado para alcançar esse equilíbrio.

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Trifásico VSRs

Circuito de alimentação e princípio de funcionamento: É bem conhecido que os inversores de tensão (VSI), pode inverter o fluxo de alimentação da carga para o link CC, como um retificador, que significa, como um VSR. No entanto, um VSR independente requer um barramento DC especial capaz de manter uma tensão Vo sem a exigência de uma fonte de tensão. Isto é conseguido com um capacitor dc C e uma malha de controle de feedback.

O princípio de funcionamento básico do VSR consistem em manter a carga de tensão DC-link, com um valor de referência desejado, usando um loop de controle de feedback, como mostrado na fig. 10 (21). Este valor de referência VOREF, tem de ser suficientemente elevada

para manter os díodos do conversor bloqueados. Uma vez que esta condição for satisfeita,