Conversor c.c.-c.c. de alto ganho com chave única baseado em uma célula multiplicadora de tensão com indutor acoplado de três enrolamentos e circuito de grampeamento passivo

Abstract

O aumento da demanda energética e a preocupação com a degradação ambiental impulsionam o uso de fontes renováveis, como a solar fotovoltaica. No entanto, a tensão fornecida por módulos fotovoltaicos individuais é tipicamente inferior à requerida no barramento c.c. de conversores conectados à rede, especialmente em arquiteturas com microinversores e otimizadores, tornando necessária a utilização de conversores c.c.-c.c. de alto ganho. Neste contexto, esta tese propõe uma nova topologia de conversor c.c.- c.c. de alto ganho não isolado, empregando um indutor acoplado de três enrolamentos e um circuito de grampeamento, com o objetivo de elevar o ganho de tensão, reduzir os esforços sobre os semicondutores e manter elevada eficiência, com baixo número de componentes. O conversor foi analisado em regime permanente, incluindo suas etapas de operação, formas de onda, equacionamento no modo de condução contínua e esforços de tensão nos dispositivos. Uma análise comparativa com topologias recentes demonstrou que a proposta apresenta alto ganho para baixas razões cíclicas, redução dos esforços de tensão e menor número de componentes. Experimentalmente, o conversor apresentou ganho coerente com o modelo teórico, operação com comutação por corrente nula na maioria dos diodos e eficiência máxima de 96,6% a 100 W e 95% a 200 W. Esses resultados indicam que a topologia proposta constitui uma alternativa competitiva para aplicações em microinversores e otimizadores solares, combinando alta eficiência, menor complexidade e desempenho adequado.