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
e fs
.
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
,
,
,
e a frequência de comutação
. 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:
Onde:
-
-
é o ciclo de trabalho -
-
-
Primeiro, precisamos encontrar o ciclo de trabalho
. Em um SEPIC, a tensão de saída
é relacionada à tensão de entrada
pela fórmula:
Passo 5
Vamos resolver para
:
Então, o ciclo de trabalho
.
Passo 6
Agora, substituímos os valores na fórmula de
:
Passo 7
De forma semelhante, calculamos L2. Em muitos casos de SEPIC,
, então podemos assumir
.
Passo 8
Agora, vamos calcular o capacitor C1. A variação de tensão no capacitor C1 é dada por
da tensão de entrada:
A fórmula para C1 é:
Substituindo os valores:
Passo 9
Para o capacitor de saída C2, a variação de tensão é
da tensão de saída:
A fórmula para C2 é:
Substituindo os valores:
Passo 10
Então, resumindo os valores calculados:
- Indutores
e : aproximadamente - Capacitor
: aproximadamente - Capacitor
: aproximadamente
Resposta
Para o conversor SEPIC desejado pelo Joaquim, os componentes necessários são:
- Indutores
e : aproximadamente 2.97 mH cada. - Capacitor
: aproximadamente 54.5 µF. - Capacitor
: 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.