Utilização de dispositivo FPGA para a implementação de modulações PWM e Phase- Shift aplicadas a conversores Dual-Active-Bridge

Abstract

O presente trabalho tem como objetivo utilizar um dispositivo FPGA para implementar modulações PWM e Phase-Shif empregadas aos conversores cc-cc bidirecionais do tipo dual-active-bridge - DAB como estratégias para aumentar seu rendimento. Um exemplo de simulação do DAB é montado no software PSIM com a finalidade de verificar as vantagens das técnicas Extended-Phase-Shift - EPS e Dual-Phase-Shift - DPS em relação a modulação convencional Single-Phase-Shift - SPS. Está análise é realizada para o DAB operando com um ganho estático de tensão de saída em relação a entrada diferente da unidade ou com potência menor que 1 kW. Nos algoritmos desenvolvidos em VHDL a SPS é implementada a partir de duas PWM, enquanto que na EPS utilizam-se três e na DPS quatro, todas as modulações por largura de pulso apresentam razão cíclica de 50%. Para criar os sinais de portadoras das PWM é utilizado contadores síncronos, que realizam contagens crescentes de 0 a 1249 e depois decrescentes de 1249 a 0. Os ângulos característicos de cada Phase-Shif (mudança de fase) foram gerados por atrasos na inicialização desses contadores. Emprega-se tanto para simulação do conversor DAB como nas modulações uma frequência de comutação de 20,016 kHz. A codificação e programação no FPGA Cyclone IV EP4CE22F17C6N das técnicas SPS, EPS e DPS é realizada por meia da linguagem VHDL. A validação computacional das Phase-Shif é obtida com o auxílio do aplicativo ModelSim ALTERA STARTER EDITION 10.4b, e além disso, são realizados testes com osciloscópio para verificar o comportamento dessas modulações quando programadas no FPGA.