Retificador PFC operando em Alta frequência empregando semicondutores GaN aspectos de projeto, layout, modulação e controle

Abstract

Este trabalho propõe apresentar implementação de estratégias de controle usando um FPGA de baixo custo com uma modulação de largura de pulso de alta resolução - HRPWM aplicada em um conversor monofásico de correção de fator de potência (PFC) operando com alta frequência de comutação. A topologia do PFC foi implementada usando uma meia ponte eGaN FET e usando o FPGA como modulador e controlador. Um dos efeitos mais indesejáveis devido à quantização do controle de um conversor de potência, pode ser a ocorrência de um tipo particular de instabilidade, específico para circuitos de controle digital, que é conhecido como oscilação de ciclo limite. Assim, a fim de melhorar o número de resoluções efetivas de bits do PWM, neste projeto foi utilizado o conceito de PWM de alta resolução (HRPWM) a fim de contornar esse problema. Os resultados experimentais foram obtidos em dois conversores, o primeiro de um protótipo de 100 W / 500 kHz com tensão de entrada de 50 V, tensão de saída de 100 V usando transistor GaN da EPC e o segundo prototipo de 1 kW / 100 kHz com tensão de entrada de 220 V RMS, tensão de saída de 380 V usando transistor GaN da GaN Systems. Os resultados finais atingiram um fator de potência de entrada (> 0,98), sem a ocorrência do problema de oscilação de ciclo limite.