Abordagem normalizada para conversores ressonantes
Resumo
Conversores ressonantes revelam sua excelência por meio da filosofia de moldar as
formas de onda dos conversores de maneira senoidal, possibilitando operação com comutação
suave, aumento da frequência de operação e redução de interferência eletromagnética,
requisitos importantes para miniaturização de conversores de alta eficiência. Além disso,
aplicações em fontes renováveis, veículos elétricos, LED, dispositivos portáteis, transferência
de energia sem fio, entre outras, têm sido alvo de estudo e fazem uso dos atributos
únicos destes conversores. Não obstante, a análise de conversores ressonantes é mais complicada
que seus contrapartes PWM devido às multirressonâncias envolvidas no processo
de conversão de energia, o que dificulta obter soluções analíticas. A presente dissertação
tem por objetivo o desenvolvimento de uma abordagem normalizada para análise e projeto
de conversores ressonantes. A abordagem desenvolvida representa o sistema em um
modelo de espaço de estados normalizado independente de parâmetros de circuito, tais
como indutâncias, capacitâncias e resistências. Ademais, o procedimento de normalização
é realizado por meio de uma transformação de equivalência, em que um novo vetor de
estados considerando a raiz quadrada da energia armazenada nos componentes reativos
é utilizado para modelar o sistema, tornando-o independente da entrada e frequência de
operação. Logo, curvas de ganho podem ser obtidas para qualquer ponto de operação, e
são utilizadas para projetar os conversores. Diversos conversores são analisados, projetados
e utilizados para obtenção de um comparativo entre resultados teóricos, de simulação
e experimentais. Um método de projeto orientado à escolha do conversor é desenvolvido,
no qual, partindo de especificações, é possível comparar diversos conversores e elucidar a
escolha do mais adequado. As vantagens da abordagem desenvolvida são: análise de conversores
para qualquer ponto de operação, independentemente de parâmetros de circuito;
projeto normalizado do conversor; obtenção de curvas de ganho e estresse e realização de
comparativo entre topologias. Os resultados podem ser usados como base teórica para o
desenvolvimento de sistemas de alto desempenho, operando em frequências elevadas, que
são uma tendência nas aplicações de eletrônica de potência.
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