Questões de Concurso sobre Conversores CC-CC, CC-CA, CA-CC e CA-CA

Os conversores CC–CC são largamente utilizados em sistemas de instrumentação, automação e acionamentos industriais para ajustar o nível de tensão contínua aplicada a uma carga.

Seu princípio básico consiste no chaveamento periódico de um transistor IGBT ou MOSFET, cuja razão entre o tempo em que a chave permanece ligada (𝑡_𝑜𝑛) e o período total de comutação (𝑇) é denominada ciclo de trabalho:

$D=\frac{t_{on}}{T}$

Com relação aos tipos e princípios de operação dos conversores CC–CC ideais, analise as afirmativas a seguir:

I. O conversor Buck produz uma tensão média de saída (𝑉_𝑜) menor que a de entrada (𝑉_𝑖𝑛), sendo 𝑉_𝑜/𝑉_𝑖𝑛 = 𝐷.

II. O conversor Boost possui relação 𝑉_𝑜/𝑉_𝑖𝑛 = 1/(1 − 𝐷), permitindo obter tensão maior que a de entrada.

III. O conversor Buck–Boost inverte a polaridade da tensão de saída, e $\frac{V_o}{V_{in}}$ = 𝐷/(1 − 𝐷).

É correto o que se afirma em

Ao se comparar os conversores CC-CC tipo SEPIC e tipo BOOST, pode-se afirmar que:

Em regime contínuo (CCM), a tensão média de saída de um conversor Buck ideal é

Um conversor CC–CC do tipo Boost opera em regime de condução contínua. Considerando o modelo ideal, desprezando perdas nos semicondutores e elementos passivos, sabe-se que a relação entre tensão de saída e tensão de entrada é função exclusiva do ciclo de trabalho 𝑫.

Se o conversor opera com 𝑫 = 𝟎,𝟔, qual é o ganho estático ideal $\frac{V_o}{V_{in}}$?

Avalie as afirmativas a seguir, a respeito de conversores.

I. Conversores CC-CC do tipo buck reduzem a tensão de entrada, enquanto os do tipo boost aumentam a tensão de entrada.

II. Conversores CA-CA podem alterar apenas a frequência da tensão de entrada, mas nunca a amplitude.

III. Um conversor CA-CC sempre fornece uma tensão de saída contínua perfeitamente constante, independentemente da forma ou variação da tensão de entrada.

Está correto o que se afirma em

Assinale a opção em que é corretamente apresentada a função de um inversor em um sistema fotovoltaico conectado à rede elétrica.

Para certa aplicação, um engenheiro necessita reduzir uma tensão contínua significativamente maior que a tensão requerida pela carga, com corrente de saída moderada. Há, também, uma preocupação em relação à eficiência energética. O engenheiro deve escolher entre o uso de um regulador linear série integrado e o uso de um conversor CC-CC do tipo buck.

Em relação à escolha do engenheiro na situação hipotética apresentada, assinale a opção correta.

Sabendo que um conversor CC-CC do tipo Buck opera em regime contínuo com 𝑽_𝒊𝒏 = 𝟒𝟖 𝑽 e deseja-se 𝑽_𝒐 = 𝟏𝟐 𝑽, o ciclo de trabalho necessário é

Em um conversor CC-CC operando em PWM, a ondulação de corrente no indutor é inversamente proporcional à

Um nobreak senoidal de dupla conversão possui potência 2000 VA e fator de potência 0,8. Ele alimenta simultaneamente os seguintes equipamentos:

• Computador: 500 W

• Monitor: 800 W

• Roteador: 20 W

A bateria interna do nobreak é de 12 V. O rendimento total do sistema no modo bateria é de 85 %.

Considerando que toda a carga permaneça constante e que a bateria não deve ser descarregada abaixo de 80% de sua capacidade nominal, para que a autonomia desse nobreak seja de 360 minutos o conjunto de baterias deve ter uma capacidade aproximada de

Uma equipe de engenheiros eletricistas da Universidade Federal do Amapá (UNIFAP) desenvolveu um sistema fotovoltaico isolado que atende uma comunidade ribeirinha no interior do Estado. O sistema utiliza um banco de baterias de 48 V e um inversor CC-CA para alimentar cargas em 220 V em corrente alternada.

Sabendo que a carga alimentada pelo inversor consome 2,4 kW e que o rendimento do inversor é de 90%, determine a corrente fornecida pelo banco de baterias ao inversor.

Analise o circuito abaixo.

Assinale a opção que apresenta corretamente a denominação do circuito apresentado na figura acima.

A operação do conversor abaixo que opera no modo de corrente contínua (Continuous current mode - CCM) pode ser representada no plano tensão–corrente da carga, onde o eixo das abscissas representa a tensão aplicada à carga (𝑉) e o eixo das ordenadas representa a corrente da carga (𝐼).

A classificação dos quadrantes segundo os sinais de 𝑉 e 𝐼 é:

Primeiro Quadrante: quando 𝑉 > 0, 𝐼 > 0;

Segundo Quadrante: quando 𝑉 > 0, 𝐼 < 0;

Terceiro Quadrante: quando 𝑉 < 0, 𝐼 < 0; e

Quarto Quadrante: quando 𝑉 < 0, 𝐼 > 0.

Considerando todos os componentes ideais e que a chave S representa um chaveamento periódico, é correto afirmar que o circuito opera

Um engenheiro analisa a possibilidade de utilizar um conversor CC-CC direto em uma aplicação de armazenamento de energia, onde o mesmo circuito deve permitir carregar e descarregar um banco de baterias. Considera-se que o conversor é implementado com interruptores semicondutores totalmente controláveis (MOSFETs), substituindo diodos por dispositivos síncronos.

A respeito da reversibilidade de conversores CC-CC, é correto afirmar que

Um conversor CC–CC Half-Bridge isolado do tipo forward é alimentado por um barramento contínuo de 300 V. As duas chaves do meio braço são acionadas de forma complementar, de modo que, durante o intervalo de condução, a tensão aplicada ao primário do transformador é metade da tensão do barramento.

O transformador possui relação de espiras igual a $\frac{N_p}{N_s}=$ 5, onde 𝑁_𝑝 é o número de espiras do primário e 𝑁_𝑠 é o número de espiras do secundário.

O secundário é retificado e filtrado, e o conversor opera em modo de condução contínua (CCM), com perdas desprezíveis.

Se o conversor opera com razão cíclica (ciclo de trabalho) igual a 0,4, a tensão média de saída, em volts, é igual a

Os conversores CC–CC podem ser classificados conforme o modo de transferência de energia entre a fonte e a carga.

Nos conversores diretos, a energia flui continuamente durante todo o ciclo de chaveamento sem armazenamento intermediário significativo.

Esses conversores são amplamente utilizados em fontes isoladas, sistemas de média potência e aplicações que exigem boa regulação dinâmica e isolamento galvânico.

Três topologias de conversores CC–CC diretos são

Considere um conversor elevador de tensão (Boost) ideal operando em regime de condução contínua (CCM). Admitindo componentes ideais e frequência de chaveamento constante, qual é a relação entre a tensão média de saída 𝑽_𝒐, a tensão de entrada 𝑽_𝒊𝒏 e a razão cíclica 𝑫?

Um inversor de frequência típico utilizado no acionamento de motores de indução possui três estágios principais: retificação, filtragem (barramento CC) e inversão.

A função do estágio de inversão é

Em sistemas eletrônicos alimentados por fontes variáveis, como baterias automotivas e painéis solares, é comum que a tensão de entrada oscile acima ou abaixo da tensão desejada para o circuito de carga.

Por essa razão, um conversor CC–CC pode ser empregado para manter a saída regulada mesmo quando a tensão de entrada for maior, menor ou igual à tensão desejada.

A topologia de conversor CC-CC mais indicada para a aplicação descrita é

Considere um conversor Buck-Boost ideal alimentado por uma fonte de corrente continua de 100 V, cuja carga exige uma tensão de 400 V. Para que essa tensão de saída seja atingida com um período no estado ligado de 0,2 ms, a frequência de chaveamento necessária deve ser igual a: