Conversor CC-CC para acionamento de bobina de freio eletromagnética em elevadores

Abstract

Bobinas de freio eletromagnéticas são componentes aplicados em diversos âmbitos da indústria e estão presentes em máquinas síncronas utilizadas em elevadores. Este trabalho apresenta o projeto, análise e implementação de um protótipo funcional de conversor CC-CC do tipo buck para acionamento de uma bobina de freio eletromagnética de corrente contínua utilizada em elevadores de tração de baixa capacidade e velocidade. No conversor proposto, a bobina de freio é utilizada como o indutor presente na sua topologia clássica devido alta indutância medida de 185 mH com o intuito de minimizar o ripple da corrente de carga e acionamento de dois objetos de interesse simultaneamente: a bobina de freio e outra carga na saída. Simulações no software PSIM foram feitas para validação da planta da corrente no indutor sob a razão cíclica do conversor para validar o comportamento da função de transferência obtida na literatura. Com ela, um controlador PI foi projetado através de gráfico de Bode para controlar a corrente no indutor com o auxílio do software Matlab. Por fim, o conversor CC-CC foi montado em hardware e utilizado para realização de três ensaios experimentais para analisar o comportamento da corrente e tensão no sistema sob diferentes tensões de entrada e resistências na carga. Resultados preliminares observados apresentam a eficiência do conversor CC-CC: 48% no primeiro ensaio, 79% no segundo ensaio e 43% no terceiro

Electromagnetic brake coils are components applied in various sectors of the industry and are present in synchronous machines used in elevators. This work presents the design, analysis, and implementation of a functional DC-DC buck converter prototype for driving a direct current electromagnetic brake coil used in low-capacity and low-speed traction elevators. In the proposed converter, the brake coil is used as the inductor in its classic topology due to the high inductance measured at 185 mH, aiming to minimize the load current ripple and drive two objects of interest simultaneously: the brake coil and another load at the output. Simulations in PSIM software were carried out to validate the inductor current’s plant under the converter’s duty cycle, verifying the behavior of the transfer function obtained from the literature. Based on this, a PI controller was designed using a Bode plot to control the inductor current with the aid of Matlab software. Finally, the DC-DC converter was assembled in hardware and used to conduct three experimental tests to analyze the current and voltage behavior in the converter under different input voltages and load resistances. Preliminary results show the converter’s efficiency: 48% in the first test, 79% in the second test, and 43% in the third