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Universidade Federal de Sergipe UFS Departamento Departamento de de Engenharia Engenharia Elétrica - DEL
Disciplina: Eletrônica de Potência Aula 3 Professor: Luciano de Macedo Barros
São Cristovão SE
Sumário da Apresentação 1. Introdução; 2. 3. 4. 5. 6.
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Tipos de Chaves Semicondutoras de Potência Perdas de Potência em Chaves Não Ideias Perda Por Condução Perda Por Chaveamento Tipos de Circuitos de Eletrônica de Potência
Introdução
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A importância de se calcular as perdas; Eficiência; Perdas de Condução e Chaveamento.
Introdução
(a)
(b)
Figura 1. (a) Braço de um conversor de dois-níveis. (b) Braço de um conversor de três-níveis. 4
Tipos de Chaves Semicondutoras de Potência
Qual a importância de selecionar/dimensionar as chaves semicondutoras?; Os principais tipos de dispositivos semicondutores usados como chaves:
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Diodos Transistores Bipolares de Junção (TBJ) Transistores de Efeito de Campo Metal-Óxido-Semicondutor (MOSFET) Transistor Bipolar de Porta Isolada (IGBT) Tiristor
Tipos de Chaves Semicondutoras de Potência
Disparo e desligamento não-controlados
Característica de disparo e desligamento controlado
TBJ, MOSFET, GTO e IGBT
Disparo controlado e desligamento não-controlado
6
Diodos
SCR
Tipos de Chaves Semicondutoras de Potência
Em ELEPOT, esses dispositivos são operados no modo de chaveamento. Podem ser acionadas em alta frequência, a fim de converter e controlar a energia elétrica com alta eficiência. O que seria uma “perda pequena”?
7
Tensão é quase igual a zero quando a chave está conduzindo; Corrente quase nula quando a chave está bloqueada.
Tipos de Chaves Semicondutoras de Potência
Chave ideal
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Liga e desliga instantaneamente; Quando está conduzindo, a queda de tensão é zero, e suporta altas correntes; Quando está bloqueada, a corrente é zero, e suporta altas tensões; Não dissipa potência; Altamente confiável; Pequena e leve; Baixo custo; Sem manutenção;
Perdas de Potência em Chaves Ideias
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Perda de potência é o produto da corrente através da chave pela tensão sobre ela.
Figura 2- Perdas de potência.
Perdas de Potência em Chaves Ideias Casos Ideais
Chave bloqueada (aberta)
Chave conduzindo (fechada)
Passará uma corrente por ela (V S/R L), mas não haverá queda de tensão, não ocorrendo dissipação de potência.
O tempo de subida e descida é igual a zero
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A corrente será zero (embora exista uma tensão sobre ela), não havendo dissipação de potência.
A chave passará de um estado para o outro instantaneamente A perda por chaveamento seria zero
Perdas de Potência em Chaves Não Ideias Casos Reais
11
Existem perdas por condução e chaveamento
Perdas de Potência em Chaves Não Ideias Perda na Condução
Transistor desligado: terá uma corrente de fuga (ILEAK ). =
VS ×
Entretanto, a corrente de fuga é muito pequena, e costuma ser desprezada.
Figura 3- Perdas de potência. 12
Perdas de Potência em Chaves Não Ideias Perda por Condução
Transistor ligado: pequena queda de tensão sobre ele. Essa tensão é chamada de tensão de saturação ( V CE(SAT)).
DOCX 13
Perdas de Potência em Chaves Não Ideias Perda por Chaveamento
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A chave não muda de estado (liga/desliga) de modo instantâneo. Existe um tempo para ligar (t SW(ON)) e desligar (t SW(OFF)). Esses tempos introduzem dissipação de potência e limitam a frequência de chaveamento. Para chaves não ideais, esses tempos podem ser diferentes.
Perdas de Potência em Chaves Não Ideias
DOCX 15
Figura 4- Formas de onda durante o chaveamento. (a) tensão na chave. (b) corrente passando na