Novas aplicações de células de comutação de três estados a conversores cc-cc - Souza, Lucas Carvalho (2021)
O presente trabalho compreende o estudo detalhado dos conversores CC-CC não isolados boost, buck e buck-boost, incorporando a célula de comutação de três estados tipo A (3SSC-A). O estado da arte é abordado, evidenciando que estes conversores foram brevemente mencionados na literatura. Embora existam várias estruturas que utilizem a 3SSC, a maioria delas incorpora apenas a denominada célula tipo B, o que torna a célula do tipo A praticamente inexplorada, representando uma lacuna nessa linha de pesquisa. As principais vantagens dos conversores boost 3SSC-A, buck 3SSC-A e buck-boost 3SSC-A, em comparação com as topologias clássicas, incluem rendimento elevado, reduzida ondulação da corrente de saída e, função de transferência entre a tensão de saída e razão cíclica com característica de fase mínima, devido à ausência de zeros no semiplano direito. As estruturas também apresentam as vantagens inerentes à 3SSC, tais como, dimensões reduzidas dos elementos armazenadores de energia e divisão dos esforços de corrente entre os semicondutores. A abordagem teórica é detalhada por meio de análises qualitativas e quantitativas. Os modelos matemáticos que definem o comportamento dinâmico dos conversores são obtidos a partir da aplicação da técnica de modelagem a pequenos sinais. Dessa forma, aplicando técnicas clássicas de controle, incluindo como requisito um controlador mais simples, o projeto dos controladores é desenvolvido pelo método da resposta em frequência. A partir das considerações de projeto das topologias, a validação do desenvolvimento teórico é realizada pela implementação de protótipos e apresentação de resultados experimentais, obtendo rendimentos superiores a 91% para cada topologia estudada.