[RESPOSTA] ATIVIDADE 1 – EELE – ELETRÔNICA DE POTÊNCIA – 53_2025

Na Tabela 1 estão apresentados os valores de tempo de abertura (t_SWon) e fechamento (t_SWoff), o limite de tensão entre Dreno e Source (V_DSmáx), a queda de tensão em condução (V_DSon), a corrente de fuga (I_Leak) e a potência máxima permitida para esta chave (P_máx).

1 a) Conhecendo os parâmetros da chave, calcule a potência média dissipada na chave Q durante o estado ligado.
1 b) Calcule a potência média dissipada na chave durante o estado bloqueado.
1 c) Calcule a potência máxima dissipada durante a ligação da chave.
1 d) Calcule a Potência Média Total dissipada na chave em relação ao ciclo de chaveamento.

2. Um retificador monofásico da Figura 3, onde os quatro diodos formam uma ponte completa alimentando a carga RL genérica.

Figura 3 – Circuito Retificador Monofásico com carga RL
Fonte: o autor.

Dados do circuito:
D1, D2, D3, D4:          Diodos ideais;
Vs: Fonte de tensão monofásica da rede elétrica.
R: Componente resistiva da carga, cujo valor é de 5 Ω;
L: Componente indutiva da carga, cujo valor é de 7,5 mH.

a) Se considerarmos os diodos como chaves ideais, qual o valor médio de tensão na carga se o valor máximo da tensão monofásica é de 150 V em 50 Hz?
b) Qual o valor médio de corrente na carga considerando a mesma situação do item a)?
c) Qual o valor da potência, em Watts, absorvida pela carga RL?
Obs: Considere a 4ª ordem como a maior da série.

3. Você foi contratado para projetar um sistema em que um gerador eólico deve alimentar um banco de baterias. A tensão de saída do gerador varia de 10 a 110 Vcc em diferentes condições de vento e carga. Caso a potência drenada da máquina esteja abaixo da capacidade, a rotação da turbina tende a aumentar e, consequentemente, a tensão nos seus terminais também aumenta. De forma análoga, se a potência drenada for acima da capacidade, a rotação tende a diminuir juntamente com a tensão.
Considerando que o banco de baterias resulta num barramento de 220 Vcc e o objetivo de que, ao menor valor de tensão de operação disponível no gerador, o carregamento da bateria já aconteça, responda às questões a seguir considerando as chaves estáticas como ideais.
a) A partir dos modelos de conversores cc-cc que você conheceu no curso de eletrônica de potência, quais das topologias se adequam a este projeto? Justifique.
b) Considerando que a topologia escolhida é a BOOST, calcule os valores máximos e mínimos de razão cíclica para transferir 10 kW do gerador para o banco de baterias
c) Desprezando as perdas na chave e nos elementos passivos, calcule a corrente média na entrada do conversor quando o gerador fornece a potência máxima.
d) Considere que a bateria pode ser representada por uma impedância puramente resistiva de 20 Ω. Calcule o valor médio da indutância L do conversor Boost quando a tensão do barramento estiver em 110 V e a tensão da bateria estiver regulada em 220 V, mantendo 5% de ondulação sobre o valor médio de corrente no indutor. A frequência do conversor é 10 kHz.