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Anais 25ª JAI

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ANÁLISE DO CONTEÚDO HARMÔNICO DOS CONVERSORES BUCK PFC E BOOST PFC EM FUNÇÃO DA TENSÃO DE SAÍDA

PAULO CESAR VARGAS LUZ1, MARCO ANTONIO DALLA COSTA 2, ANDRÉ LUÍS KIRSTEN 3, RICARDO NEDERSON DO PRADO 3

Introdução

Um grande problema atualmente na consolidação e comercialização de equipamentos eletrônicos é com certeza estarem de acordo com as normas vigentes no que diz respeito aos níveis de distorção harmônica causada pelas não linearidades desses equipamentos. Os níveis de distorção harmônica causados por estes conversores, bem como o fator de potência deles, devem obedecer a níveis que estão especificados na norma internacional 61000 – 3 – 2. Este trabalho apresentara um estudo de duas topologias de conversores estáticos para realizar a correção do fator de potência, estes são um Buck e um Boost para correção do fator de potência.

Objetivos

O principal objetivo deste trabalho é apresentar um estudo comparativo entre os conversores estáticos Buck e Boost para correção do fator de potência (PFC) apresentando a variação do fator de potencia e o conteúdo harmônico gerado por estes em função de suas tensões de saída. É determinada assim a tensão máxima, no caso do Buck, e mínima, para o Boost, para as quais estes conversores obedecem a norma 61000 – 3 – 2 Classe C.

Metodologia

É feito o equacionamento e determinação dos componentes dos conversores Buck PFC e Boost PFC, de forma a garantir o modo de condução descontinua dos conversores. É realizada assim análise do comportamento de cada um dos dois conversores variando suas tensões de saída. Isto é feito a fim de se avaliar suas performances operando como estágio de correção do fator de potência, tendo por base a norma regulamentadora 6100 – 3 – 2 para equipamentos Classe C. São levantados os valores do fator de potência e a amplitude do conteúdo harmônico da corrente de entrada, com a finalidade de demonstrar a variação destes com a variação de tensão de saída do conversor.

Resultados

Os circuitos foram equacionados e simulados. Observou-se que para o funcionamento do conversor Buck este deve possuir uma tensão de barramento mínima, a qual garante níveis de distorção harmônica na corrente de entrada inferior aos pré-determinados pela norma, uma vez que este conversor só absorverá corrente da rede quando o valor instantâneo da tensão de entrada for maior que a de saída. Já no Boost, observa-se que quanto maior a tensão de saída escolhida maior é o fator de potência e, logo, para valores muito próximos aos da tensão de entra a distorção na corrente se torna muito grande. Porém valores muito altos de tensão de saída aumentam também os esforços dos semicondutores. Ainda nota-se que a corrente de entrada do Boost PFC se apresenta como se possuísse 3º harmônica. Deste modo foi levantado o comportamento dos conversores em função da tensão de saída desejada, possibilitando assim determinar os valores para que os conversores estejam de acordo com a norma.

Conclusão

Com tal análise pode-se levantar o comportamento de dois conversores estáticos, Buck e Boost, utilizados como circuitos de correção do fator de potencia. Com base na norma regulamentadora 61000 – 3 – 2 para equipamentos Classe C, fez-se uma avaliação do conteúdo harmônico e fator de potência destes conversores. Notou-se que quanto maior a tensão de saída desejada do conversor Buck PFC, menor é o fator de potência, o que também ocorre quanto menor a tensão da saída do Boost PFC. Dessa forma, obteve-se uma relação entre o conteúdo harmônico gerado pelos conversores e a tensão de saída destes.

1 autor, 2 orientador, 3 co-autor