Projeto, dimensionamento, execução e validação de um Inversor Diferencial Buck-Boost com linearização estática para redução de THD de tensão de saída

Abstract

Este trabalho tem como objetivo validar, na prática, a técnica de anti-distorção da modulante da razão cíclica proposta por Santos (2021). Essa técnica busca compensar a distorção de ganho estático inerente do Inversor Diferencial Buck-Boost (DBBI) por meio da modificação da modulante. Para alcançar esse objetivo, foi projetado, dimensionado e construído um protótipo do DBBI com potência de 250 W, frequência de comutação de 50 kHz, 100 V de tensão de entrada e 110 V de tensão eficaz de saída, utilizando MOSFET’s com tecnologia SiC (carbeto de silício). Adicionalmente, os componentes passivos foram dimensionados, os indutores toroidais foram projetados e construídos, foi realizado um estudo térmico e dimensionados os dissipadores. As modulações foram programa- das utilizando um DSP (digital signal processor). O protótipo foi testado, comparando a modulação tradicional com a anti-distorção, e foram validadas a redução de distorção harmônica pela modulação proposta de 3,36% para 1,27% em potência nominal. Isso ocorreu ao custo de uma diminuição do rendimento de 93,3% para 90% com a técnica proposta.

This work aims to validate, in practice, the anti-distortion technique of the modulating signal proposed by Santos (2021). This technique seeks to compensate for the inherent static gain distortion of the Differential Buck-Boost Inverter (DBBI) by modifying the modulation. To achieve this goal, a prototype of the DBBI was designed, sized, and constructed with a power of 250 W, a switching frequency of 50 kHz, 100 V input voltage, and 110 V effective output voltage, using MOSFETs with SiC (silicon carbide) technology. Additionally, passive components were sized, toroidal inductors were designed and constructed, a thermal study was performed, and heat sinks were dimensioned. Modulations were programmed using a Digital Signal Processor (DSP). The prototype was tested by comparing traditional modulation with anti-distortion, validating a reduction in harmonic distortion from 3.36% to 1.27% at rated power. This came at the cost of an efficiency decrease from 93.3% to 90% with the proposed technique.