Conversor CC-CC tipo T ZVS PWM: análise, projeto e implementação

Abstract

Este trabalho apresenta o estudo de um conversor CC-CC isolado com comutação suave, saída em corrente, para aplicações envolvendo altas potências, com nome T-Type Zero Voltage Switching Pulse Width Modulated dc-dc converter(TT-ZVS-PWM). O conversor a ser estudado possui quatro interruptores. Dois deles são submetidos à tensão de entrada, já os outros dois são submetidos à metade da tensão de entrada. Todos os interruptores comutam sob tensão nula. O conversor proposto possui as seguintes semelhanças com os conversores Full Bridge Zero Voltage Switching(FB-ZVS-PWM) e Three Level Zero Voltage Switching(TL-ZVS-PWM): (a) Operação simétrica (b) Modulação por largura de pulso com frequência constante (c) comutação sob tensão nula e (d) tensão de saída do conversor com três níveis, a ser aplicada nos terminais do primário do transformador. O trabalho é dividido em análise teórica, análise do modelo de pequenos sinais do conversor e roteiro para projeto do conversor. Um protótipo com 3 kW, 400 V de entrada, 60V de saída e frequência de comutação de 50 kHz comprova a análise desenvolvida. A eficiência obtida no protótipo foi de 93% para carga nominal e de 95,2% para 1,2 kW.<br>

Abstract : This work presents the analysis of the T-Type Zero Voltage Switching Pulse Width Modulated isolated DC-DC converter (TT-ZVS-PWM Converter). The topology is composed of four switches. Two of them are subjected to the input voltage level and the other two to half the input voltage. All primary side switches commutate under zero-voltage. The proposed converter has the following in common with the Full Bridge Zero-Voltage Switching (FB-ZVS-PWM) and the Three-Level Zero-Voltage Switching (TL-ZVS-PWM) converters: (a) symmetrical operation of the isolation transformer, (b) modulation by pulse-width with constant frequency, (c) zero voltage switching, and (d) three-level voltage applied to the primary winding of the transformer. Theoreticalanalysis, small signal model, design example and experimental results for a 3 kW, 400 VDC input, 60 VDC output, and 50 kHz switching frequency laboratory prototype, are included. Measured efficiency was 93% at full load and a peak efficiency of 95.2% occured at 1.2 kW.