Nova família de conversores CC-CC PWM não isolados utilizando células de comutação de três estados

Abstract

Este trabalho apresenta uma nova família de conversores CC-CC PWM não isolados. Estes novos conversores são gerados utilizando a célula de comutação de três estados, que são compostas por dois interruptores controlados, dois diodos e dois indutores acoplados. As principais vantagens destes conversores, em comparação aos conversores clássicos, são: baixas perdas de condução; reduzida ondulação de corrente tanto na entrada como na saída; freqüência nos elementos reativos o dobro da freqüência de comutação de um interruptor e reduzidos peso e volume. Devido a estas características, a nova família de conversores torna-se de fundamental importância para aplicações em baixas tensões e elevadas correntes. Principalmente para potências acima de 1kW. Os conversores são analisados para dois modos de operação: o primeiro modo quando os interruptores trabalham em não-sobreposição (non-overlapping mode) (0<D<0,5) e o segundo modo quando os interruptores trabalham em sobreposição (overlapping mode) (0,5<D<1). Portanto, para conseguir estes modos de operação, os sinais de comando PWM dos interruptores estão defasados em 180o, sendo uma importante característica destes conversores. Neste trabalho, para validar o princípio de funcionamento dos novos conversores, são escolhidos entre todas as famílias geradas, os conversores boost CC-CC PWM não isolados gerados com a célula de comutação de três estados. Portanto, apresenta-se a análise teórica, a metodologia de projeto, o exemplo de projeto e os resultados experimentais. Como exemplo de aplicação, são apresentados a análise teórica, o projeto e os resultados experimentais de um protótipo, do conversor boost gerado a partir da célula B de comutação de três estados, operando como pré-regulador de tensão com elevado fator de potência e baixo valor da taxa de distorção harmônica da corrente da rede.