Estudo e Proposta de um Conversor Boost de Elevado Ganho e Reduzida Tensão nas Chaves

Lucas Romeiro; Lúcio dos Reis Barbosa; Newton da Silva; Leonimer Flávio de Melo

doi:10.18618/REP.e202428

Authors

Lucas Romeiro Universidade Estadual de Londrina https://orcid.org/0000-0002-8323-1095
Lúcio dos Reis Barbosa Universidade Estadual de Londrina
Newton da Silva Universidade Estadual de Londrina https://orcid.org/0000-0003-1677-0459
Leonimer Flávio de Melo Universidade Estadual de Londrina https://orcid.org/0000-0003-1202-0079

DOI:

https://doi.org/10.18618/REP.e202428

Keywords:

Baixo esforço de tensão, conversor CC-CC, conversor multiestágio, conversor multinível

Abstract

Elevado ganho de tensão é comumente necessário em aplicações que envolvem fontes alternativas de energia. Contudo, nesses casos, os conversores elevadores básicos apresentam limitações devidas, essencialmente, à necessidade de operação sob razões cíclicas extremas. Nesse contexto, o presente artigo apresenta a proposta e estudo de uma nova topologia não isolada de elevado ganho, obtida a partir da integração de estruturas. A máxima tensão de bloqueio suportada pelas chaves semicondutoras corresponde à metade da tensão de saída, possibilitando a utilização de componentes com menor resistência de condução. Ainda, a estratégia de comando utilizada para o acionamento das chaves, baseada em pulsos defasados, possibilita a utilização de componentes magnéticos compactos. Tais características possibilitam a operação do conversor com elevado ganho, eficiência e densidade de potência. A validação experimental é realizada a partir de um protótipo de 250 W, através do qual o conversor obteve um ganho de aproximadamente seis vezes, com um rendimento em plena de carga superior à 89$\%$.

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Author Biographies

Lucas Romeiro, Universidade Estadual de Londrina

nasceu em Londrina, Paraná. Recebeu o título de Bacharel e Mestre em Engenharia Elétrica pela Universidade Estadual de Londrina, em 2021. Atualmente é aluno do programa de mestrado em Engenharia Elétrica pela mesma instituição. Suas áreas de interesse incluem conversores estáticos de potência, conversores de elevado ganho e fontes alternativas de energia.

Lúcio dos Reis Barbosa, Universidade Estadual de Londrina

possui graduação (1993), mestrado (1996) e doutorado (1999) em Engenharia Elétrica pela Universidade Federal de Uberlândia. Em 2011, realizou pós-doutorado sênior junto ao Núcleo de Pesquisa em Eletrônica de Potência (NUPEP-UFU). Atualmente, é Professor Titular do Departamento de Engenharia Elétrica na Universidade Estadual de Londrina.

Newton da Silva, Universidade Estadual de Londrina

possui doutorado (2012) pela Universidade Estadual de Campinas, mestrado (1994) pela Universidade Federal de Santa Catarina e bacharelado (1991) pela Universidade Federal de Santa Maria, em Engenharia Elétrica. Atualmente é professor da Universidade Estadual de Londrina na Graduação e Pós-graduação. Suas áreas de interesse são eletrônica de potência, qualidade de energia, sistemas de energia conectados à rede elétrica e controle digital de conversores.

Leonimer Flávio de Melo, Universidade Estadual de Londrina

possui graduação (1985) e mestrado em Engenharia Elétrica (2002) e doutorado em Engenharia Mecânica pela Universidade Estadual de Campinas (2007). Atualmente é professor associado da Universidade Estadual de Londrina (UEL) na graduação e pós-graduação Engenharia Elétrica (UEL) e do programa de Doutorado Associado em Engenharia Elétrica (UEL/UTFPR-CP). Tem experiência na área de Engenharia Elétrica e Engenharia Mecatrônica, atuando principalmente nas seguintes áreas: automação industrial, engenharia de produção, aprendizado de máquina, deep learning e redes neurais artificiais.

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