Estudo de Conversores Estáticos Ca-ca Monofásicos e Trifásicos Baseados no Princípio do Capacitor Chaveado

Mauricio Dalla Vecchia; Telles Brunelli Lazzarin; Ivo Barbi

doi:10.18618/REP.2015.2.160171

Authors

Mauricio Dalla Vecchia Universidade Federal de Santa Catarina – UFSC, Florianópolis – SC, Brasil
Telles Brunelli Lazzarin Universidade Federal de Santa Catarina – UFSC, Florianópolis – SC, Brasil
Ivo Barbi Universidade Federal de Santa Catarina – UFSC, Florianópolis – SC, Brasil

DOI:

https://doi.org/10.18618/REP.2015.2.160171

Keywords:

Capacitor Chaveado, Conversor CA-CA, Diagrama Fasorial, Resultados Experimentais

Abstract

Este artigo apresenta uma célula básica bidirecional a capacitor chaveado para a conversão direta CA-CA. A partir desta célula são discutidas duas topologias CA-CA, uma monofásica e outra trifásica, e proposta uma terceira topologia CA-CA trifásica com número de interruptores reduzido, denominada delta-aberto. Essas topologias utilizam apenas capacitores e interruptores no estágio de potência, apresentam ganho fixo, operam em malha aberta, com valores constantes de razão cíclica e frequência, apresentam alta eficiência e elevada densidade de potência, típicas características de capacitores chaveados. A principal vantagem das topologias abordadas é a não utilização de elementos indutivos no circuito de potência, o que reduz significativamente o volume e peso da estrutura. Os conversores são adequados para a implementação de transformadores eletrônicos e possuem potencial para substituir o autotransformador em aplicações residenciais, comerciais e industriais. Estudo, análise e comprovação experimental são apresentados para os seguintes conversores: monofásico de 1 kW, trifásico de 6 kW e trifásico com conexão delta-aberto de 3,5 kW, todos para 220 V/110 V. As topologias operam com uma frequência de comutação de 100 kHz. Resultados experimentais expressivos, como eficiência em torno de 93 % em plena carga, são apresentados e comprovam o potencial de aplicação das topologias.

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Author Biographies

Mauricio Dalla Vecchia, Universidade Federal de Santa Catarina – UFSC, Florianópolis – SC, Brasil

nascido em Francisco Beltrão, Paraná, Brasil, em 1990. Recebeu o grau de Engenheiro Eletricista pela Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC), Florianópolis, Brasil, em 2014. Atualmente é mestrando do Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica (PPGEEL-UFSC), vinculado ao Instituto de Eletrônica de Potência (INEP).

Telles Brunelli Lazzarin, Universidade Federal de Santa Catarina – UFSC, Florianópolis – SC, Brasil

nascido em Criciúma, Santa Catarina, Brasil, em 1979. Recebeu o grau de Engenheiro eletricista, mestre e doutor pela Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC), Florianópolis, Brasil, em 2004, 2006 e 2010, respectivamente. Atualmente é professor da Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC). É membro da Sociedade Brasileira de Eletrônica de (SOBRAEP) e membro da IEEE Society.

Ivo Barbi, Universidade Federal de Santa Catarina – UFSC, Florianópolis – SC, Brasil

nascido em Gaspar, Santa Catarina, Brasil, em 1949. Recebeu o grau de Engenheiro eletricista e mestre pela Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC), Florianópolis, Brasil, em 1973 e 1976, respectivamente, e o grau de Dr.Ing. pelo Institut National Polytechnique of Toulouse, Toulouse, França, em 1979. Fundador da Sociedade Brasileira de Eletrônica de Potência (SOBRAEP) e do Instituto de Eletrônica de Potência (INEP), UFSC. Atualmente é professor titular na UFSC e Fellow da IEEE Society.

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