Ola!
Prosseguindo com a minha série sobre inversores de voltagem, no post passado vimos os princípios básicos de funcionamento e toda a matemática por trás de um inversor SPWM, se não viu click >>Aqui<<, nesse post vamos falar sobre algumas topologias de inversores.
Imaginem que temos uma fonte de corrente continua e queremos transforma-la em uma fonte de corrente alternada, temos varias maneiras de fazer isso... Dois fatores importante são a tensão da nossa fonte de corrente continua e sua potencia de saída.
Para facilitar as coisas vamos supor que estamos trabalhando com baterias de 12 volts! O primeiro passo nesse caso seria elevar a tensão de 12 volts para o nível desejado na saída do nosso inversor (geralmente 127v ou 220V), a solução mais obvia seria usar um transformador, para isso geralmente empregamos 2 tipos de Driver.
O primeiro e mais simples seria um driver Push-Pull:
Esse driver é bem simples, no center-tape do transformador esta ligado o positivo da nossa fonte, então quando o transistor T1 conduzir teremos uma corrente 'i1' fluindo no sentido horário e quando o transistor T2 conduzir teremos uma corrente 'i2' fluindo no sentido anti-horário... Por isso essa configuração se chama Push-Pull, pois um transistor "Empurra" e o outro "Puxa" fazendo a corrente fluir em sentido alternado.
Detalhe: Se os dois transistores conduzirem ao mesmo tempo teremos duas correntes em sentidos oposto, o que significa que ao induzir no núcleo do transformador o fluxo magnético vai se cancelar, isso significa que a única coisa limitando a corrente que flui através dos transistores será a resistência ôhmica do enrolamento do transformador que é muito baixa (quase zero), então no mínimo vamos queimar a coluna de potencia, na pior das hipóteses a fonte sairá danificada também, ou até mesmo o próprio transformador... Enfim, será um desastre!
O segundo Driver mais utilizado é a Ponte H:
O principio de funcionamento desse circuito é até mais simples (apesar da implementação ser um pouco mais complicada rsrs) quando T1 e T4 conduzirem a corrente vai fluir em um sentido na bobina do transformador (da esquerda pra Direita) e quando T2 e T3 conduzirem a corrente vai fluir no sentido oposto (da Direita pra esquerda). Eu abordo com mais detalhes o funcionamento e a polarização de uma ponte H no meu post sobre Mosfets e IGBT's, para conferir é só clickar >>
Aqui<<!
Nós vimos como o sinal SPWM é gerado (matematicamente) no post passado, unindo esses conceitos nosso inversor ja começa a tomar alguma forma, para inversores simples de menor potencia isso já seria o bastante, porem para complicarmos um pouco mais as coisas podemos começar a considerar um grande vilão nessa historia, o "Rendimento".
Um transformador Linear desses com núcleo de ferro-silico tem em media 60% de rendimento, isso significa que temos duas noticias, uma boa e uma ruim... A noticia ruim é que quase metade da energia seria desperdiçada na forma de calor, a noticia boa é que se você tiver um gato em casa ele vai adorar dormir em cima do seu inversor pois ele vai ficar bem quentinho.
Para mitigar esse problema temos varias alternativas, inclusive eliminar completamente o transformador do sistema, podemos substitui-lo por um conversor DC/DC do tipo Boost de maior rendimento e chavear a saída desse conversor, saindo direto da ponte H para a carga (por intermédio de um filtro para dar uma segurada nas harmônicas)...
Em alguns casos específicos, uma solução pode ser associar varias baterias em série eliminando completamente a necessidade de uma fonte intermediaria, mas isso além de perigoso só se torna vantajoso em alguns casos específicos em inversores de maior potencia.
No próximo Post vamos ver como usar o nosso Arduino Uno (Atmega328p) para gerar o nosso sinal SPWM, o que vai ser o "Core" do nosso inversor!
Por hoje é isso e espero que tenham gostado... Qualquer duvida, critica ou sugestões deixem ai nos comentário.
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