Um novo conversor zeta CA/CC direto com comutação não-dissipativa e elevado fator de potência

Abstract

Este trabalho tem como objetivo a análise de um novo retificador, empregando-se o conversor ZETA com comutação não dissipativa do tipo sob corrente nula (ZCS), modulação por largura de pulso (PWM) e elevado fator de potência com reduzida taxa de distorção harmônica na corrente de entrada. O novo conversor possibilita comutações não dissipativas tanto na entrada em condução quanto no bloqueio dos interruptores comandados, possibilitando assim uma maior densidade de potência, em função da eliminação das perdas durante as comutações, podendo ser naturalmente isolável através de seu indutor de acumulação e também a obtenção de múltiplas saídas isoladas. É apresentada a síntese do conversor, a análise do funcionamento, o estabelecimento de uma metodologia de projeto, os resultados de simulação e os principais resultados experimentais tanto para a operação CAlCC quanto em CC/CC do novo conversor ZETA ZCS-PWM. Através da técnica de controle por corrente média imposta e a operação no modo de condução contínua, obtêm-se uma reduzida taxa de distorção harmônica, um pequeno ângulo de defasamento e um elevado fator de potência, quando da operação como retificador. A operação como retificador é implementada com características de abaixador de tensão, e, apresentando saída equivalente à fonte de corrente, toma-se apropriado para aplicações em sistemas carregadores de baterias, através de um único estágio, de processamento.

This work presents the analysis of a new rectifier applied to battery-charger systems employing the ZETA converter, featuring zero-current-switching (ZCS) with pulse-widthmodulation (PWM) at active switches. The average-current mode control technique is used in order to obtain a structure with high power-factor and low total harmonic distortion in the input current. The new converter presents soft-switching in the turn-on and in the turn-off processes of the active switches, which eliminates the switching losses improving the power-processed density. This new converter can provi de natural isolation between load and input source through its accumulation inductor. The synthesis of this converter, the analysis of its operation and the design procedure of a de to de application are presented. Also, simulation results and experimental results from a new de to de ZCS-PWM ZETA converter implemented are presented. It can be seen that the analysis developed in the de to de application can be adapted to be used in the ac to de application. The simulation results and the main experimental results are presented, in order to verify the high power-factor obtained, using the averagecurrent mode control in continuous-current mode operation. The new ZCS-PWM ZETA rectifier is implemented in a voltage step-down operation and due to its output current source characteristics it can be applied to a single stage battery-charge system.