by jro
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Volume 11 number 2
Pages: 100-109
Novos Conversores Retificadores Sepic ZCS-PWM, Operando como Abaixadores de Tenso, com Elevados Rendimento e Fator de Potncia - Um Estudo Comparativo.
Lourival T. S. Sobrinho, Roger A. Kitamura, Fabio T. Wakabayashi & Carlos A. Canesin
| Resumo: | Este artigo apresenta os principais resultados comparativos para um novo retificador Sepic com comutao no-dissipativa do tipo com corrente nula (ZCS zero-current-switching) e modulao por largura de pulso (PWM pulse-width-modulated), operando como abaixador de tenso, empregando dois diferentes mtodos de controle para a obteno de elevado fator de potncia com reduzida taxa de distoro harmnica (TDH) na corrente de entrada, quais sejam: (a) controle por corrente de pico com compensao de rampa, e (b) controle por corrente mdia imposta. A nova clula de comutao ZCS-PWM utilizada propicia entrada em conduo com corrente nula (ZC zero-current) e bloqueio com corrente e tenso nulas (ZCZV zero-current-zero-voltage) para os interruptores ativos. Alm deste fato, os diodos presentes na nova clula comutam com tenso nula (ZV zero-voltage) e os seus efeitos de recuperao reversa sobre os interruptores ativos so reduzidos. Adicionalmente, esta nova clula de comutao propicia condies para a isolao do conversor, assim como a obteno de mltiplas sadas isoladas. As tcnicas utilizadas e analisadas comparativamente neste trabalho para a correo do fator de potncia so as tcnicas para operao no modo de conduo contnua por corrente mdia e por corrente de pico. Obtm-se com estas tcnicas elevado fator de potncia para o retificador proposto, atendendo-se completamente s normas IEC 61000-3-2 (IEC International Electrotechnical Comission). O princpio de operao, a anlise terica, o exemplo de projeto e os principais resultados experimentais provenientes de um prottipo para o novo retificador Sepic ZCS-PWM, operando com condies nominais de 300W de potncia de sada, 220V de tenso eficaz de entrada, 51V de tenso mdia de sada e freqncia de chaveamento de 20kHz, so apresentados para ambas as tcnicas de controle propostas. |
| Palavras Chave: | Retificador Sepic ZCS-PWM, controle por corrente de pico com compensao de rampa, controle por corrente mdia imposta, elevado fator de potncia. |
| Abstract: | Novel High-Power-Factor Voltage-Step-Down ZCS-PWM SEPIC Rectifiers - A Comparative Analysis This paper presents a comparative evaluation regarding to a new zero-current-switching (ZCS) pulse-width-modulated (PWM) Sepic rectifier, operating in voltage step-down mode, employing two different control techniques, in order to obtain high power-factor and reduced total harmonic distortion (THD) at the input current: (a) peak-current mode control with slope compensation and (b) average-current mode control. The new ZCS-PWM commutation-cell provides zero-current (ZC) turn-on and zero-current-zero-voltage (ZCZV) turn-off at active switches. Moreover, the diodes of this commutation cell are tuned on in zero-voltage (ZV) and their reverse-recovery effects over the active switches are negligible. In addition, this new soft-commutation cell provides conditions to obtain an isolated converter, and multiple isolated outputs. The techniques used in this paper to provide power-factor correction are those in continuous-current mode operation, known as peak-current mode control with slope compensation, and average-current mode control. These techniques provide high power-factor to the proposed rectifier, attending the IEC 61000-3-2 standards (IEC International Electrotechnical Commission). The principle of operation, the theoretical analysis, a design example and the main experimental results from a laboratory prototype of the new ZCS-PWM Sepic rectifier, operating at nominal conditions of 300W output power, 220Vrms input voltage, 51Vdc output voltage and 20kHz switching frequency, are presented for both proposed control techniques. |
| Keywords: | ZCS-PWM Sepic rectifier, peak-current mode control with slope compensation, average-current mode control, high power-factor. |
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