Principais Características do Programa MAGNO

1. MAGNOPrograma Computacional para Projeto Otimizado de Componentes Magnéticos Utilizados em Conversores Estáticos de Alta FreqüênciaAdalberto J. Batista Valério F. Machado Luciano B. AlmeidaUniversidade Federal de Goiás - Escola de Engenharia Elétrica e de Computação – PEQ - 74605-220, Goiânia – GO, Brasil Principais Características do Programa MAGNO A Fig. 1 (a) mostra a tela principal do programa para o projeto de transformadores. Características principais do programa: Permite o projeto de transformadores com até 4 (quatro) enrolamentos primários e 12 (doze) enrolamentos secundários. Inclui bancos de dados pertinentes a condutores (circulares, simples e em feixe, e fios litz), a núcleos de ferrita e respectivos acessórios (carretéis para enrolamentos), e também aos parâmetros das ferritas utilizados para cálculo da perda e da indução magnéticas no núcleo, em função da freqüência, indução e temperatura de operação do componente. Projeta cada um dos enrolamentos com o tipo de condutor especificado pelo usuário, inclusive o feixe de condutores constituído de condutores simples, especificando a bitola do fio, o número de fios por condutor e de condutores por cabo. Permite incluir até 60 componentes harmônicas das formas de onda de tensão e de corrente nos enrolamentos e os efeitos pelicular e de proximidade nos mesmos para o cálculo das perdas e para seu dimensionamento. Permite incluir dados de outros fabricantes de núcleos magnéticos e acessórios e de condutores. Permite mudar a posição de qualquer enrolamento no carretel em relação à sua posição inicial. Calcula a resistência e indutância de dispersão efetivas dos enrolamentos e capacitância parasita equivalente. Permite corrigir o efeito do espraiamento de fluxo magnético no entreferro sobre a indutância. Emite relatório contendo informações comerciais e as especificações para a montagem do componente. 880 mF 308 mH 138 mH 68 nF 220 pF 400 V 68 nF 220 pF Fig. 2 Coordenador CELG: Engo Heliomar Palhares Pedrosa Introdução O projeto de componentes magnéticos de potência, tais como transformadores e indutores, influencia diretamente o volume, o peso, o rendimento e outros aspectos de desempenho de conversores estáticos utilizados em computadores, eletrodomésticos, sistemas de comunicação, de iluminação, e de áudio e vídeo, e em tantas outras aplicações. O programa MAGNO, desenvolvido no contexto do programa de P&D CELG, ciclo 2000/2001, permite projetar tais componentes com volume mínimo e, dependendo das restrições de projeto, com rendimento máximo. Diferentemente de metodologias apresentadas na literatura e de programas computacionais encontrados no mercado internacional, o programa MAGNO, implementado em DELPHI, permite otimizar o projeto de componentes multienrolamentos e é aplicável a qualquer topologia de conversor onde as formas de onda presentes nos enrolamentos do componente sejam periódicas. As Figs. 1 (b)-(c) mostram alguns dos dados de entrada e de saída. No projeto de indutores existem outros dados. As Figs. 1 (a)-(d) mostram as telas do programa utilizadas para o projeto otimizado do transformador de três enrolamentos de um conversor forward com grampeamento ativo, cuja potência e tensão de saída são iguais a 550 W e 48 V e cuja freqüência de chaveamento é de 40 kHz. A Fig. 2 mostra o diagrama básico do estágio de potência deste conversor, o qual foi simulado através do programa PSpice. Neste exemplo, foi possível projetar o transformador com volume mínimo e rendimento máximo. 1 (a) 1 (b) 1 (c) Conclusão Um novo programa computacional para o projeto otimizado de componentes magnéticos de potência utilizados em conversores estáticos de alta freqüência foi implementado. O programa realiza uma busca iterativa pelo menor núcleo que satisfaz às especificações de projeto e, ao mesmo tempo, sempre que possível, minimiza a perda total do componente. Utilizando-se deste programa o projetista pode explorar tantas possibilidades de projeto quantas queira a fim escolher a mais adequada para sua aplicação e realidade. 1 (d) Componentes Passíveis de Serem Projetados e Limitações Quanto ao Conversor Transformadores multienrolamento, inclusive transformadores flyback (com entreferro). Indutores, incluindo-se aqueles utilizados em filtros de entrada e de saída ou como elementos auxiliares de comutação. Isto inclui tanto conversores com comutação dissipativa quanto conversores com comutação não- dissipativa, operando comfreqüências de chaveamento da ordem de dezenas a centenas de kHz e com potência de até 1.500 W, e nos quais as formas de onda presentes nos enrolamentos do componente são periódicas (e.g., flyback, full-bridge, push-pull, Sepic, Zeta etc). Fig. 1 • Artigos Publicados e Aceitos para Publicação • Batista, A.J., Machado, V.F.. Computer-Aided Design Optimization • of High Frequency Power Inductors. In: Anais do 6o Congresso • Brasileiro de Eletrônica de Potência, v. 1, p. 292-297, 2001. • Batista, A.J., Machado, V.F., Almeida, L.B.. Computer-Aided • Design Optimization of High Frequency Power Transformers. Aceito • para publicação no 7o Congresso Brasileiro de Eletrônica de • Potência, Fortaleza-CE, 21 a 24 de setembro de 2003.