v - Programa de Engenharia Elétrica - UFRJ

3.2 A Ponte-H 30
O funcionamento da Ponte-H do Tap HVDC Bidirecional
Como a Ponte-H é semelhante a Chave-H analisada na seção anterior, um
desenvolvimento semelhante será realizado na intenção de manter o chaveamento
não-dissipativo mesmo com alteração do circuito de potência. Agora o enrolamento
do transformador conectado ao elo cc faz parte do ramo central da Ponte-H (ver
Figura 3.1) e o capacitor C (ver Figura 2.4) não existe mais.
Considerando como condição inicial que os elementos armazenadores de energia
estão descarregados e que toda a corrente do elo cc tem que passar pela Ponte-H,
considera-se que inicialmente as chaves 1 e 3 ou 2 e 4 estão conduzindo e as demais
abertas, correspondendo, respectivamente, aos estágios I e III da Figura 3.3, ou
ainda que todas as quatro chaves estão conduzindo, situação pouco provável. No
caso de apenas duas chaves conduzindo, para iniciar a operação da Ponte-H basta
comutar o estado de uma das chaves da mesma perna, por exemplo a chave 3, e
comutar também o estado de uma chave correspondente na outra perna da Ponte-H,
neste caso a chave 2. Então, se antes da operação as chaves 1 e 3 estão conduzindo
(estágio I), para iniciar sua operação fecha-se a chave 2 e abre-se a chave 3, resultando
no estágio II. No segundo caso, as chaves 2 e 4 estão conduzindo (estágio III). Para
iniciar a operação fecha-se a chave 3 e abre-se a chave 2, resultando no estágio IV.
Como o circuito é baseado em fonte de corrente, é necessário primeiro fechar uma
chave para então abrir a correspondente para sempre garantir um caminho para a
corrente. Estes dois casos podem ser combinados e seqüenciados tanto na ordem
apresentada quanto na ordem inversa.
Iniciando a operação do Tap HVDC alterando o estado das chaves do estágio
I para o estágio II, teremos a corrente do elo cc passando primeiramente toda
pelo capacitor da Ponte-H, pois sua tensão é zero e a corrente não pode variar
instantaneamente no enrolamento do transformador. A corrente no enrolamento do
transformador então aumenta a partir de zero e o capacitor se carrega até que a
corrente no enrolamento do transformador seja igual à corrente do elo cc. Como
há tensão positiva sobre os terminais do transformador, a corrente neste continua
aumentando enquanto o capacitor se descarrega. Neste ponto a tensão na Ponte-H
é zero e pode-se chavear de 1 para 4 com ZVS, alterando para o estágio III,
alterando o ramo de chaves que está conduzindo. Como a corrente no enrolamento