Desenvolvimento de conversor com células a capacitor chaveado
Resumo
Cabe à área da engenharia elétrica prover soluções que satisfaçam um mercado que busca, com
aumento expressivo de intensidade nos últimos anos, a miniaturização de circuitos, eficiência
e alta densidade de potência. Nesse sentido, conversores de potência tradicionais, como as
conhecidas topologias buck e boost, apresentam alguns problemas e novas topologias, como
conversores a capacitor chaveado, emergem como alternativas. Conversores híbridos são
aqueles que combinam as duas topologias e apresentam vantagens frente tanto às convencionais
(e.g. buck, boost) quanto às topologias puramente a capacitor chaveado. Pode-se citar como
principais vantagens a fácil regulação da tensão de saída, à baixa tensão de bloqueio nos
semicondutores e a possibilidade de se adicionar mais células de capacitores chaveados,
aumentando o ganho estático de tensão. O presente trabalho, após minuciosa descrição do
funcionamento das células a capacitor chaveado e apresentação de três topologias de
conversores híbridos bidirecionais disponíveis na literatura, apresenta uma topologia de
conversor de potência elevador de tensão híbrida, que foi implementada tanto em simulação
quanto em um protótipo. O conversor proposto foi designado para atuar com uma entrada de
tensão de 50 V, tensão de saída de 200 V e potência nominal de 200 W. Como resultados
experimentais o protótipo, para uma tensão de entrada média de Vimed = 49,7 V, apresentou uma
corrente de entrada média de Iimed = 4,49 A, uma potência de entrada média de Pimed = 220 W,
uma tensão de saída média de Vomed = 194 V, uma corrente de saída média de Iomed = 982 mA e
uma potência de saída média de Pomed = 189 W. O protótipo de conversor elevador de tensão
híbrido obteve, portanto, um rendimento η = 85,9% e um ganho de tensão de G = 3,9
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