Uma fonte chaveada de 50kW com correção de fator de potência para alimentação de uma tocha de plasma Indutiva utilizando técnicas de controle digital

This work deals with the development of an experimental study on a power supply of high frequency that provides the toch plasmica to be implemented in PLASPETRO project, which consists of two static converters developed by using Insulated Gate Bipolar Transistor (IGBT). The drivers used to control these keys are triggered by Digital Signal Processor (DSP) through optical fibers to reduce problems with electromagnetic interference (EMI). The first stage consists of a pre-regulator in the form of an AC to DC converter with three-phase boost power factor correction which is the main theme of this work, while the second is the source of high frequency itself. A series-resonant inverter consists of four (4) cell inverters operating in a frequency around 115 kHz each one in soft switching mode, alternating itself to supply the load (plasma torch) an alternating current with a frequency of 450 kHz. The first stage has the function of providing the series-resonant inverter a DC voltage, with the value controlled from the power supply provided by the electrical system of the utility, and correct the power factor of the system as a whole. This level of DC bus voltage at the output of the first stage will be used to control the power transferred by the inverter to the load, and it may vary from 550 VDC to a maximum of 800 VDC. To control the voltage level of DC bus driver used a proportional integral (PI) controller and to achieve the unity power factor it was used two other proportional integral currents controllers. Computational simulations were performed to assist in sizing and forecasting performance. All the control and communications needed to stage supervisory were implemented on a DSP

O presente trabalho trata do desenvolvimento de um estudo experimental sobre uma fonte de alimentação de alta freqüência que alimentará a tocha plásmica a ser implementada no projeto PLASPETRO, o qual consta de dois conversores estáticos desenvolvidos com o uso de transistores - Insulated Gate Bipolar Transistor (IGBT). Os drivers utilizados no controle dessas chaves são acionados por um controlador de sinal digital - Digital Signal Processor (DSP) através de fibras ópticas a fim de reduzir problemas com interferência eletromagnética - Electromagnetic interference (EMI). O primeiro consiste de um estágio pré-regulador na forma de um conversor CA-CC boost trifásico com correção de fator de potência, tema principal deste trabalho, enquanto o segundo consiste na fonte de alta frequência propriamente dita. Um inversor série-ressonante composto por 4 (quatro) células inversoras operando a uma frequência de cerca de 115 kHz cada, em modo de comutação suave, alternando-se para fornecer à carga (tocha de plasma) uma corrente alternada com uma frequência de 450 kHz. O primeiro estágio tem a função de fornecer ao inversor série-ressonante uma tensão CC de valor controlado a partir da rede de alimentação disponibilizada pelo sistema elétrico da concessionária, além de corrigir o fator de potência do sistema como um todo. Esse nível CC de tensão no barramento de saída do primeiro estágio será utilizado para o controle da potência transferida pelo inversor à carga, podendo variar desde 550Vcc até um valor máximo de 800Vcc. Para controlar o nível de tensão do barramento CC utilizou-se um controlador Proporcional Integral (PI) e para atingir o fator de potência unitário utilizou-se dois outros PIs para controle das correntes em referencial estacionário. Simulações computacionais foram realizadas para auxiliar no dimensionamento e previsão de performance. Todo o controle e comunicações necessárias ao estágio supervisório foram implementadas em um DSP