Exercício Prático 1 - Eletrônica de Potência - 2023-2

+4/1/51+ Eletrˆonica de Potˆencia EPC01 Professor: Marcelo Suetake [W1,5/N10,0]—2023/2 Nome: Bruno-Gabriel-Miguel-Vinicius ID: G04 Instru¸c˜oes Gerais: 1) Quadrados com fundo cinza ´e reservado ao professor. 2) Todos os gr´aficos devem conter t´ıtulo, r´otulos, legendas, etc. 3) As quest˜oes com ♣ s˜ao consideradas corretas se e somente se to- das as alternativas corretas forem assinaladas. 4) As quest˜oes com ♠ s˜ao do tipo verdadeiro (V) ou falso (F), em que a alternativa assinalada errada anula a correta apenas na pr´opria quest˜ao, n˜ao influenciando nas outras. 5) Considerem precis˜ao de 4 algarismos significativos para todos os c´alculos intermedi´arios e 3 algarismos significativos apenas para a resposta final. PROBLEMA 1 Considere o conversor CC/CC para cargas RLE ilustrado na Figura 1, cujos parˆametros s˜ao dados como segue: Vs = 106 V, L = 121 mH, R = 10 Ω, E = 23 V, δ = 50 % e fpwm = 1400 Hz. Figura 1: Circuito esquem´atico referente ao Problema 1. ITEM (A) Regime Permanente: Determine as seguintes grandezas te´oricas em regime permanente: Q1 [0,2] A tens˜ao m´edia nos terminais da MCC [V]. 21,2 46,4 42,3 40,3 69,6 21,7 67,6 84,7 53 38,3 30,3 80,2 29,3 64,1 91,8 59 98,8 45,9 70,6 73,6 Q2 [0,2] A corrente m´edia da MCC [A]. 4,85 1,85 7,16 4,50 5,96 5,20 4,45 3 2,50 1,75 4,95 4,30 2,20 1,25 5,80 6,01 4,25 2,80 6,31 2,40 Q3 [0,2] A amplitude da ondula¸c˜ao da corrente da MCC (express˜ao exata) [mA]. 257 100 267 357 98,5 74,4 186 79,9 191 96 90,5 201 156 312 307 221 65,9 88,5 236 372 Bruno-Gabriel-Miguel-Vinicius – 1 – Ver. 2023.10.27/11:56 +4/2/50+ Q4 [0,2] A amplitude da ondula¸c˜ao da corrente da MCC (express˜ao aproximada) [mA]. 75,5 387 236 79,5 301 94,6 105 196 291 120 231 81 156 63,9 68,9 362 332 65,9 377 357 Q5 [0,2] A corrente m´axima na MCC [A]. 2,63 5,08 1,78 2,13 2,08 7,64 5,43 4,13 2,94 2,74 4,58 7,54 7,59 3,08 3,78 2,58 1,58 2,84 1,88 4,08 Q6 [0,2] A corrente m´ınima na MCC [A]. 1,17 1,62 5,23 3,22 5,63 2,78 2,53 4,28 6,74 1,52 4,23 2,73 2,47 2,92 2,63 6,14 7,29 4,83 1,47 3,57 ITEM (B) Regime Transit´orio e Permanente: Fa¸ca simula¸c˜oes nas condi¸c˜oes ideais e plote os seguintes gr´aficos: Q7 [0,3] Plote a tens˜ao terminal da MCC (transit´orio∗ e regime permanente†). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 0% 25% 50% 75% 100% ∗Sugere-se acima de 200 ms † ´Ultimos 3 per´ıodos de PWM Q8 [0,3] Plote a corrente da MCC (transit´orio e regime permanente). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 0% 25% 50% 75% 100% Q9 [0,3] Plote a corrente no transistor (transit´orio e regime permanente). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 0% 25% 50% 75% 100% Q10 [0,3] Plote a corrente no diodo (transit´orio e regime permanente) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 0% 25% 50% 75% 100% ITEM (C) Resultado de Simula¸c˜oes × Grandezas Calculadas: Me¸ca nas simula¸c˜oes realizadas no ITEM (B) e compare com os valores te´oricos calculados no ITEM (A) as seguintes grandezas de regime permanente: Q11 [1,0] i) A tens˜ao m´edia nos terminais da MCC; ii) A corrente m´edia na MCC; iii) A varia¸c˜ao de corrente na MCC; iv) A corrente m´axima na MCC; v) A corrente m´ınima na MCC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 0% 25% 50% 75% 100% Bruno-Gabriel-Miguel-Vinicius – 2 – Ver. 2023.10.27/11:56 +4/3/49+ ITEM (D) Modo Descont´ınuo: Utilizando os mesmos parˆametros, por´em com uma frequˆencia de PWM que seja metade de seu valor cr´ıtico (fpwm = 1/2fCR), siga as seguintes instru¸c˜oes: Q12 [0,3] Plote a tens˜ao terminal da MCC (transit´orio∗ e regime permanente†). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 0% 25% 50% 75% 100% ∗Sugere-se acima de 200 ms † ´Ultimos 3 per´ıodos de PWM Q13 [0,3] Plote a corrente da MCC (transit´orio e regime permanente). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 0% 25% 50% 75% 100% Q14 [0,3] Plote a corrente no transistor (transit´orio e regime permanente). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 0% 25% 50% 75% 100% Q15 [0,3] Plote a corrente no diodo (transit´orio e regime permanente) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 0% 25% 50% 75% 100% Q16 [1,0] Me¸ca as seguintes grandezas: i) A tens˜ao m´edia nos terminais da MCC; ii) A corrente m´edia na MCC; iii) A varia¸c˜ao de corrente na MCC; iv) A corrente m´axima na MCC; v) A corrente m´ınima na MCC e compare com os resultados do ITEM (A) e ITEM (B) por meio de uma tabela. Discuta os resultados. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 0% 25% 50% 75% 100% ITEM (E) M´aquina CC como carga RLE: Considerando os valores originais do enunciado, realize as seguintes atividades: Q17 [0,3] Plote no mesmo gr´afico as correntes do MCC para as frequˆencias de fpwm = 500 Hz e fpwm = 10 kHz. Discuta os resultados. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 0% 25% 50% 75% 100% Q18 [0,3] Plote no mesmo gr´afico as correntes do MCC para δ = [30, 60, 90]%. Discuta os resultados. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 0% 25% 50% 75% 100% Q19 [0,3] Plote no mesmo gr´afico as correntes do MCC para E = [20, 30, 40] V. Discuta os resulta- dos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 0% 25% 50% 75% 100% Bruno-Gabriel-Miguel-Vinicius – 3 – Ver. 2023.10.27/11:56