Publicação: Análise do efeito de chaveamento em alta frequência em diferentes tecnologias de semicondutores utilizando um dsp multi-núcleos
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CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA
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Barbosa, Vítor Fonseca
Resumo
Os semicondutores Wide-Bandgap (WBG) têm se desenvolvido rapidamente nos últimos anos,
possibilitando maior eficiência e densidade de potência no projeto de conversores de eletrônica
de potência para diversas áreas de aplicação. Neste cenário, este trabalho analisa a eficiência e
as especificidades das tecnologias de Carbeto de Silício (SiC) e sua topologia cascode (SiCCascode), operando em altas frequências de chaveamento. As análises são realizadas utilizando
um conversor Boost projetado para sistemas de conversão no contexto MEA - More-Electric
Aircrafts, onde os sistemas de energia em Corrente Alternada (CA) podem operar em frequência
fixa (115V/400Hz), ou em frequência variável (115V/ 360-800Hz), e o sistema de alimentação
de Corrente Contínua (CC) onde um barramento CC de 400V ou +/-270V são normalmente
usados. Para validar o projeto, foram realizadas simulações computacionais e foi construído em
laboratório um protótipo de 1,0kW. A análise de desempenho demonstra que 98% de eficiência
é alcançada com frequência de comutação na faixa de 100 kHz a 500 kHz, a qual é a mais
adequada para MEA.
Abstract
Wide-Bandgap (WBG) semiconductors have developed rapidly in recent years, enabling
greater efficiency and power density in the design of power electronics converters for various
application areas. In this scenario, this work analyzes the efficiency and specificities of Silicon
Carbide (SiC) technologies and their cascode topology (SiC-Cascode), operating at high
switching frequencies. The analyzes are performed using a Boost converter designed for
conversion systems in the MEA - More-Electric Aircrafts context, where alternating current
(AC) power systems can operate at fixed frequency (115V/400Hz), or at variable frequency
(115V / 360-800Hz), and the Direct Current (DC) power system where a 400V or +/-270V DC
bus is normally used. To validate the project, computer simulations were performed and a
1.0kW prototype was built in the laboratory. Performance analysis demonstrates that 98%
efficiency is achieved with switching frequency in the range of 100 kHz to 500 kHz, which is
most suitable for MEA.
Palavras-chave
Aeronaves mais elétricas, Alta eficiência, Alta frequência, Carbeto de silício, Semicondutores de alta largura de banda, Topologia cascode, Cascode topology, High-efficiency, High-frequency, More-electric aircraft, Silicon carbide, Wide bandgap semiconductors
Citação
ELEODORO, Osmar Felipe Alves. Análise do efeito de chaveamento em alta frequência em diferentes tecnologias de semicondutores utilizando um DSP multi-núcleos. 2022. 84 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Elétrica) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2022.
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