Analysis, modeling and control of self-oscillating resonant converters

Abstract

Nesta tese é discutida a análise, modelagem e controle do Conversor Ressonante Auto-Oscilante. Conhecido por suas notáveis características de custo-benefício, eficiência e simplicidade, este foi amplamente utilizado em aplicações relacionadas à iluminação artificial, como reatores eletrônicos para lâmpadas de descarga. Todavia, dada a complexidade dé análise e projeto de sua estrutura de realimentação positiva, observada pela necessidade de utilização de técnicas simplificadas de controle não-linear para o projeto em malha aberta, a operação em malha fechada foi pouco explorada na literatura. O fato é que pouco se sabe sobre as potencialidades de operação deste conversor como seguidor de referência, visto que a presença de uma realimentação positiva intrínseca pode sugerir a inviabilidade de tal prática. Desde a busca por um atuador compatível com as características do conversor, passando pela modelagem e efetivamente à operação como seguidor de referência, esta tese busca expandir o breve conhecimento disponível sobre este conversor, colocando-o no patamar de conversores que tradicionalmente permitem a operação em malha fechada, elencando, a partir de uma análise minuciosa, suas peculiaridades e características frente as demais topologias. Busca-se, em uma primeira etapa desta tese, explorar a análise e o projeto do CRAO por meio da revisão bibliográfica das diversas metodologias até então propostas, solidificando o entendimento sobre a operação auto-oscilatória do conversor em malha aberta. A partir disto, discutem-se formas de expandir a operação do CRAO, desvencilhando-o da operação tradicional em malha aberta com realimentação intrínseca positiva, ao introduzir atuadores que permitam a operação do conversor como Pulse-Frequency Modulator (PFM) ou Pulse-Width Modulator (PWM). Posteriormente, propõe-se uma revisão bibliográfica minuciosa das técnicas de modelagem utilizadas para conversores ressonantes, cujo resultado auxiliou na definição de uma metodologia capaz de gerar as novas funções de transferência necessárias ao projeto dos controladores para operação em malha fechada do CRAO.