Joaquim comprou alguns módulos fotovoltaicos (FV) e deseja construir ele mesmo um sistema para alimentar determinadas cargas em sua residência. Em operação nominal os módulos FV fornecem uma tensão contínua de 120 V e corrente média de 8A. Joaquim deseja projetar um conversor CC-CC Sepic no MCC para elevar a tensão até um patamar de 220 V : Fazer o projeto do conversor considerando De e fs =25 kHz.

Passo 1

Então, vamos lá! O Joaquim quer montar um sistema fotovoltaico usando alguns módulos que fornecem 120 V em corrente contínua com uma média de 8 A. Ele quer usar um conversor CC-CC do tipo SEPIC no MCC (Módulo de Controle e Conversão) para aumentar essa tensão até 220 V. Para fazer esse projeto, vamos precisar considerar algumas variações como De, De, De, De e a frequência de comutação fs = 25,kHz. Vamos resolver isso passo a passo!

Passo 2

Primeiro, vamos entender o que é um conversor SEPIC. SEPIC significa Single-Ended Primary Inductor Converter, é um tipo de conversor CC-CC que pode aumentar ou diminuir a tensão de entrada. No caso do Joaquim, precisamos aumentar a tensão de 120 V para 220 V.

Passo 3

Vamos precisar calcular os componentes principais do SEPIC: os indutores (L1 e L2) e os capacitores (C1 e C2). Para isso, vamos usar as fórmulas do projeto de conversores DC-DC, que levam em conta as variações especificadas.

Passo 4

Começamos calculando a indutância L1. A fórmula para L1 em um conversor SEPIC é:
L1 = Vin times D times (1 - D) De
Onde:
  • Vin = 120,V
  • D é o ciclo de trabalho
  • De
  • fs = 25,kHz = 25 times 10^3,Hz
  • Iin = 8,A
Primeiro, precisamos encontrar o ciclo de trabalho D. Em um SEPIC, a tensão de saída Vo é relacionada à tensão de entrada Vin pela fórmula:
Vo = Vin1 - D

Passo 5

Vamos resolver para D:
220 = 1201 - D 1 - D = 120220 D = 1 - 120220 = 1 - 0.5455 = 0.4545
Então, o ciclo de trabalho D approx 45.45%.

Passo 6

Agora, substituímos os valores na fórmula de L1:
L1 = 120 times 0.4545 times (1 - 0.4545)0.05 times 25 times 10^3 times 8 L1 = 120 times 0.4545 times 0.54550.05 times 25 times 10^3 times 8 L1 = 120 times 0.4545 times 0.545510,000 L1 approx 120 times 0.4545 times 0.545510,000 L1 approx 29.72710,000 L1 approx 0.0029727,H , ou , 2.97,mH

Passo 7

De forma semelhante, calculamos L2. Em muitos casos de SEPIC, L1 = L2, então podemos assumir L2 = 2.97,mH.

Passo 8

Agora, vamos calcular o capacitor C1. A variação de tensão no capacitor C1 é dada por De da tensão de entrada:
De
A fórmula para C1 é:
C1 = De
Substituindo os valores:
C1 = 0.05 times 0.00297276 times 0.4545 C1 = 0.00014862.727 C1 approx 5.45 times 10^-5,F , ou , 54.5,mu F

Passo 9

Para o capacitor de saída C2, a variação de tensão é De da tensão de saída:
De
A fórmula para C2 é:
C2 = De
Substituindo os valores:
C2 = 0.15 times 0.45458 times 25 times 10^3 times 1.1 C2 = 0.068175220,000 C2 approx 3.096 times 10^-7,F , ou , 309.6,nF

Passo 10

Então, resumindo os valores calculados:
  • Indutores L1 e L2: aproximadamente 2.97,mH
  • Capacitor C1: aproximadamente 54.5,mu F
  • Capacitor C2: aproximadamente 309.6,nF

Resposta

Para o conversor SEPIC desejado pelo Joaquim, os componentes necessários são:
  • Indutores L1 e L2: aproximadamente 2.97 mH cada.
  • Capacitor C1: aproximadamente 54.5 µF.
  • Capacitor C2: aproximadamente 309.6 nF.
Com esses valores, o sistema deverá converter eficientemente os 120 V de entrada para 220 V de saída conforme os parâmetros especificados.

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