Eletronica de potencia: Dispositivos, circuitos e aplicações

Prefácio
Sobre o autor
Capítulo 1 — Introdução
	1.1 Aplicações da eletrônica de potência
	1.2 História da eletrônica de potência
	1.3 Tipos de circuito de eletrônica de potência
	1.4 Projeto de equipamentos de eletrônica de potência
	1.5 Determinação do valor eficaz (rms) das formas de onda
	1.6 Efeitos periféricos
	1.7 Características e especificações das chaves
		1.7.1 Características ideais
		1.7.2 Características de dispositivos práticos
		1.7.3 Especificações da chave de potência
	1.8 Dispositivos semicondutores de potência
	1.9 Características de controle dos dispositivos de potência
	1.10 Opções de dispositivo
	1.11 Módulos de potência
	1.12 Módulos inteligentes
	1.13 Periódicos e conferências sobre eletrônica de potência
	Resumo
	Questões para revisão
	Problemas
	Referências
PARTE I Diodos de potência e retificadores
	Capítulo 2 — Diodos de potência e circuitos RLC chaveados
		2.1 Introdução
		2.2 Noções básicas de semicondutores
		2.3 Características do diodo
		2.4 Características da recuperação reversa
		2.5 Tipos de diodo de potência
			2.5.1 Diodos de uso geral
			2.5.2 Diodos de recuperação rápida
			2.5.3 Diodos Schottky
		2.6 Diodos de carbeto de silício
		2.7 Diodos Schottky de carbeto de silício
		2.8 Modelo SPICE de um diodo
		2.9 Diodos conectados em série
		2.10 Diodos conectados em paralelo
		2.11 Diodo com carga RC
		2.12 Diodo com carga RL
		2.13 Diodo com carga LC
		2.14 Diodo com carga RLC
		2.15 Diodo de roda livre
		2.16 Recuperação da energia armazenada utilizando um diodo
		Resumo
		Questões para revisão
		Problemas
		Referências
	Capítulo 3 — Retificadores com diodos
		3.1 Introdução
		3.2 Parâmetros de desempenho
		3.3 Retificadores monofásicos de onda completa
		3.4 Retificadores monofásicos de onda completa com carga RL
		3.5 Retificadores monofásicos de onda completa com carga altamente indutiva
		3.6 Retificadores polifásicos em estrela
		3.7 Retificadores trifásicos em ponte
		3.8 Retificadores trifásicos em ponte com carga RL
		3.9 Retificadores trifásicos com carga altamente indutiva
		3.10 Comparação de retificadores com diodos
		3.11 Projeto de circuito retificador
		3.12 Tensão de saída com filtro LC
		3.13 Efeitos das indutâncias da fonte e da carga
		3.14 Considerações práticas para a seleção de indutores e capacitores
			3.14.1 Capacitores CA de filme
			3.14.2 Capacitores cerâmicos
			3.14.3 Capacitores eletrolíticos de alumínio
			3.14.4 Capacitores de tântalo sólido
			3.14.5 Supercapacitores
		Resumo
		Questões para revisão
		Problemas
		Referências
PARTE II Transistores de potência e conversores CC–CC
	Capítulo 4 — Transistores de potência
		4.1 Introdução
		4.2 Transistores de carbeto de silício
		4.3 MOSFETs de potência
			4.3.1 Características em regime permanente
			4.3.2 Características de chaveamento
			4.3.3 MOSFETs de carbeto de silício
		4.4 COOLMOS
		4.5 Transistores de efeito de campo de junção (JFETs)
			4.5.1 Operação e características dos JFETs
			4.5.2 Estruturas JFET de carbeto de silício
		4.6 Transistores de junção bipolar (BJTs)
			4.6.1 Características em regime permanente
			4.6.2 Características de chaveamento
			4.6.3 Limites de chaveamento
			4.6.4 BJTs de carbeto de silício
		4.7 IGBTs
			4.7.1 IGBTs de carbeto de silício
		4.8 SITs
		4.9 Comparações de transistores
		4.10 Redução de potência nos transistores
		4.11 Limitações de di/dt e dv/dt
		4.12 Operação em série e em paralelo
		4.13 Modelos SPICE
			4.13.1 Modelo SPICE de um BJT
			4.13.2 Modelo SPICE de um MOSFET
			4.13.3 Modelo SPICE de um IGBT
		4.14 Circuito de acionamento de MOSFET
		4.15 Circuito de acionamento de JFET
		4.16 Circuito de acionamento de BJT
		4.17 Isolação dos circuitos de acionamento
			4.17.1 Transformadores de pulso
			4.17.2 Optoacopladores
		4.18 CIs de acionamento
		Resumo
		Questões para revisão
		Problemas
		Referências
	Capítulo 5 — Conversores CC-CC
		5.1 Introdução
		5.2 Parâmetros de desempenho de conversores CC-CC
		5.3 Princípio da operação como abaixador de tensão
			5.3.1 Geração do ciclo de trabalho
		5.4 Conversor abaixador com carga RL
		5.5 Princípio da operação como elevador de tensão
		5.6 Conversor elevador com carga resistiva
		5.7 Parâmetros de limitação de frequência
		5.8 Classificação dos conversores
		5.9 Reguladores chaveados
			5.9.1 Reguladores buck
			5.9.2 Reguladores boost
			5.9.3 Reguladores buck–boost
			5.9.4 Reguladores Cúk
			5.9.5 Limitações da conversão em um único estágio
		5.10 Comparação de reguladores
		5.11 Conversor boost com várias saídas
		5.12 Conversor boost alimentado por retificador a diodo
		5.13 Modelos médios de conversores
		5.14 Análise de reguladores no espaço de estados
		5.15 Considerações de projeto para filtros de entrada e conversores
		5.16 CI de acionamento para conversores
		Resumo
		Questões para revisão
		Problemas
		Referências
PARTE III Inversores
	Capítulo 6 — Conversores CC -CA
		6.1 Introdução
		6.2 Parâmetros de desempenho
		6.3 Princípio de operação
		6.4 Inversores monofásicos em ponte
		6.5 Inversores trifásicos
			6.5.1 Condução por 180 graus
			6.5.2 Condução por 120 graus
		6.6 Controle de tensão de inversores monofásicos
			6.6.1 Modulação por largura de pulsos múltiplos
			6.6.2 Modulação por largura de pulso senoidal
			6.6.3 Modulação por largura de pulso senoidal modificada
			6.6.4 Controle por deslocamento de fase
		6.7 Controle de tensão de inversores trifásicos
			6.7.1 PWM senoidal
			6.7.2 PWM 60 graus
			6.7.3 PWM de terceira harmônica
			6.7.4 Modulação por vetores espaciais
			6.7.5 Comparação de técnicas PWM
		6.8 Redução de harmônicas
		6.9 Inversores de corrente
		6.10 Inversor com barramento CC variável
		6.11 Inversor elevador
		6.12 Projeto de inversores
		Resumo
		Questões para revisão
		Problemas
		Referências
	Capítulo 7 — Inversores de pulso ressonante
		7.1 Introdução
		7.2 Inversores ressonantes série
			7.2.1 Inversores ressonantes série com chaves unidirecionais
			7.2.2 Inversores ressonantes série com chaves bidirecionais
		7.3 Resposta em frequência para inversores ressonantes série
			7.3.1 Resposta em frequência para cargas em série
			7.3.2 Resposta em frequência para cargas em paralelo
			7.3.3 Resposta em frequência para cargas em série-paralelo
		7.4 Inversores ressonantes paralelo
		7.5 Controle de tensão de inversores ressonantes
		7.6 Inversor ressonante classe E
		7.7 Retificador ressonante classe E
		7.8 Conversores ressonantes com comutação com corrente zero
			7.8.1 Conversor ressonante ZCS tipo L
			7.8.2 Conversor ressonante ZCS tipo M
		7.9 Conversores ressonantes com comutação com tensão zero
		7.10 Comparação entre conversores ressonantes ZCS e ZVS
		7.11 Conversores ressonantes ZVS de dois quadrantes
		7.12 Inversores com barramento CC ressonante
		Resumo
		Questões para revisão
		Problemas
		Referências
	Capítulo 8 — Inversores multinível
		8.1 Introdução
		8.2 Conceito multinível
		8.3 Tipos de inversor multinível
		8.4 Inversor multinível com diodo de grampeamento
			8.4.1 Princípio de operação
			8.4.2 Características do inversor com diodo de grampeamento
			8.4.3 Inversor com diodo de grampeamento melhorado
		8.5 Inversor multinível com capacitores flutuantes
			8.5.1 Princípio de operação
			8.5.2 Características do inversor com capacitores flutuantes
		8.6 Inversor multinível em cascata
			8.6.1 Princípio de operação
			8.6.2 Características do inversor em cascata
		8.7 Aplicações
			8.7.1 Compensação de potência reativa
			8.7.2 Interligação back-to-back
			8.7.3 Acionamentos de velocidade variável
		8.8 Correntes nos dispositivos de chaveamento
		8.9 Equilíbrio da tensão do capacitor do barramento CC
		8.10 Características dos inversores multinível
		8.11 Comparações entre conversores multinível
		Resumo
		Questões para revisão
		Problemas
		Referências
PARTE IV Tiristores e conversores tiristorizados
	Capítulo 9 — Tiristores
		9.1 Introdução
		9.2 Características dos tiristores
		9.3 Modelo de tiristor com dois transistores
		9.4 Ativação do tiristor
		9.5 Desligamento do tiristor
		9.6 Tipos de tiristor
			9.6.1 Tiristores controlados por fase
			9.6.2 Tiristores bidirecionais controlados por fase
			9.6.3 Tiristores assimétricos de chaveamento rápido
			9.6.4 Retificadores controlados de silício ativados por luz
			9.6.5 Tiristores triodos bidirecionais
			9.6.6 Tiristores de condução reversa
			9.6.7 Tiristores de desligamento pela porta
			9.6.8 Tiristores controlados por FET
			9.6.9 MTOs
			9.6.10 ETOs
			9.6.11 IGCTs
			9.6.12 MCTs
			9.6.13 SITHs
			9.6.14 Comparações entre tiristores
		9.7 Operação em série de tiristores
		9.8 Operação em paralelo de tiristores
		9.9 Proteção contra di/dt
		9.10 Proteção contra dv/dt
		9.11 Modelos SPICE para tiristores
			9.11.1 Modelo SPICE de tiristor
			9.11.2 Modelo SPICE de GTO
			9.11.3 Modelo SPICE de MCT
			9.11.4 Modelo SPICE de SITH
		9.12 DIACs
		9.13 Circuitos de disparo de tiristores
		9.14 Transistor de unijunção
		9.15 Transistor de unijunção programável
		Resumo
		Questões para revisão
		Problemas
		Referências
	Capítulo 10 — Retificadores controlados
		10.1 Introdução
		10.2 Conversores monofásicos completos
			10.2.1 Conversores monofásicos completos com carga RL
		10.3 Conversores duais monofásicos
		10.4 Conversores trifásicos completos
			10.4.1 Conversores trifásicos completos com carga RL
		10.5 Conversores duais trifásicos
		10.6 Controle por modulação por largura de pulsos (PWM)
			10.6.1 Controle PWM
			10.6.2 PWM senoidal monofásico
			10.6.3 Retificador trifásico PWM
		10.7 Conversores monofásicos em série
		10.8 Conversores de doze pulsos
		10.9 Projeto de circuitos conversores
		10.10 Efeitos das indutâncias da carga e da fonte
		Resumo
		Questões para revisão
		Problemas
		Referências
	Capítulo 11 — Controladores de tensão CA
		11.1 Introdução
		11.2 Parâmetros de desempenho de controladores de tensão CA
		11.3 Controladores monofásicos de onda completa com cargas resistivas
		11.4 Controladores monofásicos de onda completa com cargas indutivas
		11.5 Controladores trifásicos de onda completa
		11.6 Controladores trifásicos de onda completa conectados em delta
		11.7 Comutadores de conexões de transformadores monofásicos
		11.8 Cicloconversores
			11.8.1 Cicloconversores monofásicos
			11.8.2 Cicloconversores trifásicos
			11.8.3 Redução das harmônicas de saída
		11.9 Controladores de tensão CA com controle PWM
		11.10 Conversor matricial
		11.11 Projeto de circuitos controladores de tensão CA
		11.12 Efeitos das indutâncias da carga e da fonte
		Resumo
		Questões para revisão
		Problemas
		Referências
PARTE V Eletrônica de potência: aplicações e proteções
	Capítulo 12 — Sistemas flexíveis de transmissão CA
		12.1 Introdução
		12.2 Princípio da transmissão de energia
		12.3 Princípio da compensação paralela
		12.4 Compensadores paralelo
			12.4.1 Reator controlado por tiristor
			12.4.2 Capacitor chaveado por tiristor
			12.4.3 Compensador estático de reativos
			12.4.4 Compensador estático de reativos avançado
		12.5 Princípio da compensação série
		12.6 Compensadores série
			12.6.1 Capacitor série chaveado por tiristor
			12.6.2 Capacitor série controlado por tiristor
			12.6.3 Capacitor série controlado por comutação forçada
			12.6.4 Compensador estático de reativos série
			12.6.5 SSVC avançado
		12.7 Princípio da compensação por ângulo de fase
		12.8 Compensador por ângulo de fase
		12.9 Controlador unificado do fluxo de potência
		12.10 Comparações de compensadores
		Resumo
		Questões para revisão
		Problemas
		Referências
	Capítulo 13 — Fontes de alimentação
		13.1 Introdução
		13.2 Fontes de alimentação CC
			13.2.1 Fontes de alimentação CC chaveadas
			13.2.2 Conversor flyback
			13.2.3 Conversor forward
			13.2.4 Conversor push-pull
			13.2.5 Conversor meia ponte
			13.2.6 Conversor ponte completa
			13.2.7 Fontes de alimentação CC ressonantes
			13.2.8 Fontes de alimentação bidirecionais
		13.3 Fontes de alimentação CA
			13.3.1 Fontes de alimentação CA chaveadas
			13.3.2 Fontes de alimentação CA ressonantes
			13.3.3 Fontes de alimentação CA bidirecionais
		13.4 Conversões em multiestágios
		13.5 Circuitos de controle
		13.6 Considerações sobre o projeto magnético
			13.6.1 Projeto de um transformador
			13.6.2 Indutor CC
			13.6.3 Saturação magnética
		Resumo
		Questões para revisão
		Problemas
		Referências
	Capítulo 14 — Acionamentos CC
		14.1 Introdução
		14.2 Características básicas de motores CC
			14.2.1 Motor CC com excitação independente
			14.2.2 Motor CC com excitação em série
			14.2.3 Relação de transmissão
		14.3 Modos de operação
		14.4 Acionamentos monofásicos
			14.4.1 Acionamentos com semiconversor monofásico
			14.4.2 Acionamentos com conversor completo monofásico
			14.4.3 Acionamentos com conversor dual monofásico
		14.5 Acionamentos trifásicos
			14.5.1 Acionamentos com semiconversor trifásico
			14.5.2 Acionamentos com conversor completo trifásico
			14.5.3 Acionamentos com conversor dual trifásico
		14.6 Acionamentos com conversores CC-CC
			14.6.1 Princípio do controle da potência
			14.6.2 Princípio do controle da frenagem regenerativa
			14.6.3 Princípio do controle da frenagem reostática
			14.6.4 Princípio do controle das frenagens regenerativas e reostáticas combinadas
			14.6.5 Acionamentos com conversores CC-CC de dois e quatro quadrantes
			14.6.6 Conversores CC-CC multifase
		14.7 Controle em malha fechada de acionamentos CC
			14.7.1 Função de transferência em malha aberta
			14.7.2 Função de transferência em malha aberta de motores com excitação independente
			14.7.3 Função de transferência em malha aberta de motores com excitação série
			14.7.4 Modelos para o controle de conversor
			14.7.5 Função de transferência em malha fechada
			14.7.6 Controle de corrente em malha fechada
			14.7.7 Projeto do controlador de corrente
			14.7.8 Projeto do controlador de velocidade
			14.7.9 Acionamento alimentado por conversor CC-CC
			14.7.10 Controle em malha sincronizada pela fase (PLL)
			14.7.11 Acionamentos CC com microcontrolador
		Resumo
		Questões para revisão
		Problemas
		Referências
	Capítulo 15 — Acionamentos CA
		15.1 Introdução
		15.2 Acionamentos de motores de indução
			15.2.1 Características de desempenho
			15.2.2 Características torque-velocidade
			15.2.3 Controle da tensão do estator
			15.2.4 Controle da tensão do rotor
			15.2.5 Controle da frequência
			15.2.6 Controle da tensão e da frequência
			15.2.7 Controle da corrente
			15.2.8 Controle com velocidade de escorregamento constante
			15.2.9 Controle de tensão, corrente e frequência
		15.3 Controle de motores de indução em malha fechada
		15.4 Dimensionamento das variáveis de controle
		15.5 Controle vetorial
			15.5.1 Princípio básico do controle vetorial
			15.5.2 Transformação em eixo direto e quadratura
			15.5.3 Controle vetorial indireto
			15.5.4 Controle vetorial direto
		15.6 Acionamento de motores síncronos
			15.6.1 Motores de rotor cilíndrico
			15.6.2 Motores de polos salientes
			15.6.3 Motores de relutância
			15.6.4 Motores de relutância chaveada
			15.6.5 Motores de ímã permanente
			15.6.6 Controle em malha fechada de motores síncronos
			15.6.7 Acionamentos de motores CC e CA sem escovas
		15.7 Projeto de controlador de velocidade para acionamentos PMSM (motor síncrono de ímã permanente)
			15.7.1 Diagrama de blocos do sistema
			15.7.2 Malha de corrente
			15.7.3 Controlador de velocidade
		15.8 Controle do motor de passo
			15.8.1 Motores de passo de relutância variável
			15.8.2 Motores de passo de ímã permanente
		15.9 Motores de indução linear
		15.10 CI de alta tensão para acionamentos de motores
		Resumo
		Questões para revisão
		Problemas
		Referências
	Capítulo 16 — Introdução à energia renovável
		16.1 Introdução
		16.2 Energia e potência
		16.3 Sistema de geração de energia renovável
			16.3.1 Turbina
			16.3.2 Ciclo térmico
		16.4 Sistemas de energia solar
			16.4.1 Energia solar
			16.4.2 Fotovoltaica
			16.4.3 Células fotovoltaicas
			16.4.4 Modelos de PV
			16.4.5 Sistemas fotovoltaicos
		16.5 Energia eólica
			16.5.1 Turbinas eólicas
			16.5.2 Potência da turbina
			16.5.3 Controle de velocidade e passo
			16.5.4 Curva de potência
			16.5.5 Sistemas de energia eólica
			16.5.6 Geradores de indução de alimentação dupla
			16.5.7 Geradores de indução em gaiola de esquilo
			16.5.8 Geradores síncronos
			16.5.9 Geradores síncronos de ímã permanente
			16.5.10 Gerador a relutância chaveada
			16.5.11 Comparações das configurações de turbinas eólicas
		16.6 Energia oceânica
			16.6.1 Energia das ondas
			16.6.2 Mecanismo da geração de ondas
			16.6.3 Energia da onda
			16.6.4 Energia das marés
			16.6.5 Conversão da energia térmica do oceano
		16.7 Energia hidrelétrica
			16.7.1 Hidrelétrica em grande escala
			16.7.2 Hidrelétrica em pequena escala
		16.8 Células a combustível
			16.8.1 Geração de hidrogênio e células a combustível
			16.8.2 Tipos de célula a combustível
			16.8.3 Células a combustível de eletrólito de membrana polimérica (PEMFC)
			16.8.4 Células a combustível de metanol direto (DMFC)
			16.8.5 Células a combustível alcalinas (AFC)
			16.8.6 Células a combustível de ácido fosfórico (PAFC)
			16.8.7 Células a combustível de carbonato fundido (MCFC)
			16.8.8 Células a combustível de óxido sólido (SOFC)
			16.8.9 Processos térmicos e elétricos de células a combustível
		16.9 Energia geotérmica
		16.10 Energia de biomassa
		Resumo
		Questões para revisão
		Problemas
		Referências
	Capítulo 17 — Proteção de dispositivos e circuitos
		17.1 Introdução
		17.2 Resfriamento e dissipadores de calor
		17.3 Modelo térmico de dispositivos de chaveamento de potência
			17.3.1 Equivalente elétrico do modelo térmico
			17.3.2 Modelo matemático equivalente ao circuito térmico
			17.3.3 Acoplamento de componentes elétricos e térmicos
		17.4 Circuitos snubber
		17.5 Transitórios de recuperação reversa
		17.6 Transitórios nos lados da alimentação e da carga
		17.7 Proteção contra sobretensão com diodos de selênio e varistores de óxido metálico
		17.8 Proteções contra sobrecorrentes
			17.8.1 Fusíveis
			17.8.2 Corrente de falha com fonte CA
			17.8.3 Corrente de falha com fonte CC
		17.9 Interferência eletromagnética
			17.9.1 Fontes de EMI
			17.9.2 Minimização da geração de EMI
			17.9.3 Blindagem de EMI
			17.9.4 Normas para EMI
		Resumo
		Questões para revisão
		Problemas
		Referências
Apêndice A Circuitos trifásicos
Apêndice B Circuitos magnéticos
Apêndice C Funções de chaveamento dos conversores
Apêndice D Análise transitória CC
Apêndice E Análise de Fourier
Apêndice F Transformação do sistema de referência
Referências
Respostas dos problemas selecionados
Índice remissivo