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Garcia, Fellipe Saldanha. "Conversores CC-CC elevadores de tensão, não isolados, com ganhos estáticos elevados." [s.n.], 2010. http://repositorio.unicamp.br/jspui/handle/REPOSIP/259307.
Full textAbstract:
Orientador: José Antenor PomilioDissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação
Made available in DSpace on 2018-08-16T18:42:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Garcia_FellipeSaldanha_M.pdf: 10358371 bytes, checksum: 43197de07c314068d99689affe6298a7 (MD5) Previous issue date: 2010
Resumo: Os conversores CC-CC possuem importantes aplicações no aproveitamento de fontes renováveis de energia elétrica e nos veículos elétricos. Nestas aplicações, muitas vezes é desejável que o conversor opere com elevado ganho de tensão. Esta dissertação investiga topologias de conversores CC-CC não isolados, que possuem potencial de trabalhar com elevado ganho de tensão. Uma das topologias estudadas, o interleaved double dual boost, é utilizado parademonstrar as técnicas de projeto e controle do conversor. São apresentados resultados experimentais para este conversor.
Abstract: The DC-DC converters have important applications in the electric energy generation using renewable energy sources and in the electric vehicles. In those applications, it is often required that the converter operates with high voltage gain. This work investigates some non-insulated topologies of DC-DC converters that can be used when high voltage gain is necessary or convenient. One of the studied topologies, the six-phase interleaved double dual boost, is used to demonstrate the design and control techniques. Experimental results for this converter are presented.
Mestrado
Energia Eletrica
Mestre em Engenharia Elétrica
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Paz, Rafael Rodrigues da [UNESP]. "Análise e modelação de perdas em conversores CC-CC do tipo Boost entrelaçados." Universidade Estadual Paulista (UNESP), 2014. http://hdl.handle.net/11449/87286.
Full textAbstract:
Made available in DSpace on 2014-06-11T19:22:36Z (GMT). No. of bitstreams: 0
Previous issue date: 2014-01-20Bitstream added on 2014-06-13T20:27:27Z : No. of bitstreams: 1
paz_rr_me_bauru.pdf: 1210657 bytes, checksum: dda81099a2ae7f6313bd197c95e5e2ab (MD5)Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)
O objetivo deste trabalho consiste em realizar a análise de topologias de conversores CC-CC chaveados elevadores, com elevado ganho, para servirem de estágio de entrada em aplicações de sistemas de energias alternativas. As arquiteturas dos conversores são analisados e comparadas com relação aos seus aspectos construtivos e operacionais, incluindo os esforços de tensão e corrente nos interruptores e a característica da forma da onda de corrente drenada da fonte de alimentação. Os conversores elevadores avaliados na proposta são construídos empregando técnicas de arquitetura celular, considerando a associação paralela das células de potência de conversores elevadores, especificamente a célula Boost. Os modos de operação são analisados considerando o modo de condução contínua, modo de condução crítica e modo de condução descontínua. Para a associação paralela, a operação das células de potência é delimitada através da técnica de entrelaçamento. Os comportamentos dos conversores são avaliados considerando o desenvolvimento de modelos baseados na estratégia de modelação por valores médios, e ratificados por simulações computacionais
The goal of this work is to develop the analysis and modeling of step-up switched DC-DC converters architectures, with high gain, to serve as input stage in renewable energy systems applications. The power converter architectures are analyzed and compared with respect to their construction and operational aspects, including voltage and current stresses in the switches and the characteristic of the current waveform draw from the power source. The step-up converters are constructed using cellular archiecture, considering the parallel association of power cells, specifically the Boost power cell. The operating modes are analyzed considering continuous conduction mode, discontinuous conduction mode and critical conductional mode. In parallel association, the operation of power cells is performed using interleaved technique. The behavior of the converters are evaluated considering the development of models based on average modeling strategy averages, and ratified by computer simulations
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Paz, Rafael Rodrigues da. "Análise e modelação de perdas em conversores CC-CC do tipo Boost entrelaçados /." Bauru, 2014. http://hdl.handle.net/11449/87286.
Full textAbstract:
Orientador: Flávio Alessandro Serrão GonçalvesCoorientador: Diego Colón
Banca: Claudionor Francisco do Nascimento
Banca: Paulo José Amaral Serni
Resumo: O objetivo deste trabalho consiste em realizar a análise de topologias de conversores CC-CC chaveados elevadores, com elevado ganho, para servirem de estágio de entrada em aplicações de sistemas de energias alternativas. As arquiteturas dos conversores são analisados e comparadas com relação aos seus aspectos construtivos e operacionais, incluindo os esforços de tensão e corrente nos interruptores e a característica da forma da onda de corrente drenada da fonte de alimentação. Os conversores elevadores avaliados na proposta são construídos empregando técnicas de arquitetura celular, considerando a associação paralela das células de potência de conversores elevadores, especificamente a célula Boost. Os modos de operação são analisados considerando o modo de condução contínua, modo de condução crítica e modo de condução descontínua. Para a associação paralela, a operação das células de potência é delimitada através da técnica de entrelaçamento. Os comportamentos dos conversores são avaliados considerando o desenvolvimento de modelos baseados na estratégia de modelação por valores médios, e ratificados por simulações computacionais
Abstract: The goal of this work is to develop the analysis and modeling of step-up switched DC-DC converters architectures, with high gain, to serve as input stage in renewable energy systems applications. The power converter architectures are analyzed and compared with respect to their construction and operational aspects, including voltage and current stresses in the switches and the characteristic of the current waveform draw from the power source. The step-up converters are constructed using cellular archiecture, considering the parallel association of power cells, specifically the Boost power cell. The operating modes are analyzed considering continuous conduction mode, discontinuous conduction mode and critical conductional mode. In parallel association, the operation of power cells is performed using interleaved technique. The behavior of the converters are evaluated considering the development of models based on average modeling strategy averages, and ratified by computer simulations
Mestre
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Ribes, Mallada Úrsula. "Optimización del diseño de convertidores de potencia CC-CC." Doctoral thesis, Universitat Rovira i Virgili, 2016. http://hdl.handle.net/10803/368174.
Full textAbstract:
L'electrònica ha experimentat una gran evolució durant les últimes dècades. El número de dispositius i aplicacions electrònics ha augmentat exponencialment fins a convertir-se en elements indispensables de la nostra vida quotidiana. Concretament, en el campo de l’electrònica de potencia, els convertidores commutats CC-CC, àmpliament utilitzats en els sistemes d’alimentació d’ equips electrònics, requereixen d’una eficiència elevada.
Així, en la tesis es presenta un nou mètode per al disseny de convertidors CC-CC que optimitza una funció objectiu no lineal amb restriccions no lineals.
El model desenvolupat aborda, en la majoria dels casos, un problema que consisteix en el disseny òptim de mínimes pèrdues, es a dir, màxima eficiència. A pesar d’això, també es presenta, a mode d’exemple, el disseny òptim de convertidors maximitzant l’ample de banda. Es pretén mostrar així la facilitat amb que pot ser modificat el programa de disseny. El problema ha estat modelat com un programa de Programació Geomètrica per aprofitar les avantatges que ofereix l’optimització convexa.L'electrònica ha experimentat una gran evolució durant les últimes dècades. El número de dispositius i aplicacions electrònics ha augmentat exponencialment fins a convertir-se en elements indispensables de la nostra vida quotidiana. Concretament, en el campo de l’electrònica de potencia, els convertidores commutats CC-CC, àmpliament utilitzats en els sistemes d’alimentació d’ equips electrònics, requereixen d’una eficiència elevada.
Així, en la tesis es presenta un nou mètode per al disseny de convertidors CC-CC que optimitza una funció objectiu no lineal amb restriccions no lineals.
El model desenvolupat aborda, en la majoria dels casos, un problema que consisteix en el disseny òptim de mínimes pèrdues, es a dir, màxima eficiència. A pesar d’això, també es presenta, a mode d’exemple, el disseny òptim de convertidors maximitzant l’ample de banda. Es pretén mostrar així la facilitat amb que pot ser modificat el programa de disseny. El problema ha estat modelat com un programa de Programació Geomètrica per aprofitar les avantatges que ofereix l’optimització convexa.La electrónica ha experimentado una gran evolución en las últimas décadas. El número de dispositivos y aplicaciones electrónicas ha aumentado exponencialmente hasta convertirse en elementos indispensables en nuestra vida cotidiana. Concretamente, en el campo de la electrónica de potencia, los convertidores conmutados CC-CC, ampliamente utilizados en los sistemas de alimentación de equipos electrónicos, requieren de una eficiencia elevada. Así, en la tesis se presenta un nuevo método para el diseño de convertidores CC-CC que optimiza una función objetivo no lineal con restricciones no lineales. El modelo desarrollado aborda, en la mayoría de los casos, un problema que consiste en el diseño óptimo de mínimas pérdidas, es decir, máxima eficiencia. Sin embargo, también se presenta, a modo de ejemplo, el diseño óptimo de convertidores maximizando el ancho de banda. Se pretende mostrar así la facilidad con que puede ser modificado el programa de diseño. El problema ha sido modelado como un programa de Programación Geométrica para aprovechar las ventajas que ofrece la optimización convexa.
The electronics has evolved greatly in recent decades. The number of electronic devices and applications has grown exponentially to become indispensable in our daily lives. Specifically, in the field of power electronics, the power converters DC-DC, widely used in supply systems of electronic equipment, require a high efficiency. Thus, the thesis presents a new method for the design of DC-DC converters to optimize nonlinear objective function with nonlinear constraints. The model developed presented, in most cases, a problem which consists in the optimum design of minimum losses. However, also presents the optimal design of converters maximizing bandwidth. And is intended to show how easy it can be modified the design program. The problem is modelled as a Geometric Programming problem to exploit the advantages of convex optimization.
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Natume, Humberto Kazuo. "Estratégia de geração de barramentos CC simétricos isolados, para inversores NPC, com conversor CC-CC trifásico série ressonante." Universidade Tecnológica Federal do Paraná, 2016. http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/2671.
Full textAbstract:
Este trabalho apresentou a análise e a implementação prática do conversor CC-CC trifásico série ressonante operando no modo ZCS. A estrutura deste conversor foi modificada a fim de gerar um barramento CC isolado em alta frequência com tensões simetricamente divididas. Com base na teoria de retificadores multipulsos, a ponte de Graetz do estágio de saída do conversor CC-CC foi substituída por dois retificadores trifásicos, em ponte completa, conectados em série. O transformador isolador também necessitou de alterações, no sentido de alimentar isoladamente esses retificadores, conferindo independência ao funcionamento dos mesmos. Com isso, conseguiu-se grampear cada uma das saídas dos retificadores em uma tensão proporcional a tensão de alimentação do conversor, sem o uso de controladores. Nesse aspecto, o objetivo de gerar um barramento simétrico, propício à alimentação de inversores multiníveis do tipo NPC foi plenamente satisfeito. Demonstrou-se que a estratégia de geração de um barramento com tensões simetricamente divididas pode ser estendida a inversores com mais do que três níveis, caso do NPC. Todos os resultados teóricos foram confirmados através da implementação de um protótipo de 2 kW que atingiu um rendimento superior a 95%.This work presents the analysis and practical implementation of the three-phase resonant series CC-CC converter operating in ZCS mode. The structure of this converter has been modified in order to generate a DC bus insulated at high frequency with symmetrically divided voltages. Based on the theory of multipulse rectifiers, the Graetz bridge of the output stage of the DC-DC converter has been replaced by two full-bridge three-phase rectifiers connected in series. The isolating transformer also needed changes, in the sense of feeding these rectifiers in isolation, giving independence to the operation of the same. As a result, each of the rectifier outputs was stapled to a voltage proportional to the drive voltage, without the use of controllers. In this respect, the objective of generating a symmetrical bus, suitable for feeding NPC multilevel inverters, was fully satisfied. It has been shown that the strategy of generating a bus with symmetrically divided voltages can be extended to inverters with more than three levels, in the case of the NPC. All theoretical results were confirmed by the implementation of a 2 kW prototype that achieved an efficiency of over 95%.
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Yoshimura, Victor Leonardo [UNESP]. "Estabilidade, desempenho e observação de estado de sistemas chaveados afins: aplicações aos conversores CC-CC." Universidade Estadual Paulista (UNESP), 2013. http://hdl.handle.net/11449/100295.
Full textAbstract:
Made available in DSpace on 2014-06-11T19:30:49Z (GMT). No. of bitstreams: 0
Previous issue date: 2013-10-25Bitstream added on 2014-06-13T19:46:56Z : No. of bitstreams: 1
yoshimura_vl_dr_ilha.pdf: 20355281 bytes, checksum: 3940d4cd88accd5b22ddd0f62457078b (MD5)Este trabalho aborda os Sistemas Chaveados Afins, em particular com questões de desempenho e observação de estado. Inicialmente, uma revisão do estado da arte foi realizada, que contém uma observação quanto à possibilidade de não existência de pontos de equilíbrio. Devido a esse fato, uma extensão das definições de estabilidade foi utilizada. Em seguida, questões geométricas foram levantadas para Sistemas Chaveados Lineares e, posteriormente estendidas para os Afins. Estas questões geométricas possibilitaram a verificação de alterações nas leis de chaveamento de forma a beneficiar o desempenho do sistema. Com a inserção da taxa de convergência garantida nas Desigualdades Matriciais Lineares existentes em trabalhos anteriores, chegou-se ao estabelecimento dos parâmetros de desempenho a serem aperfeiçoados. Na sequência, a composição de leis de chaveamento foi proposta através duas técnicas: a Função de Lyapunov Quadrática Chaveada e a Função de Lyapunov com Atratores Chaveados. Esta composição mostrou-se eficiente para a busca de um melhor compromisso entre parâmetros de desempenho conflitantes e, com efeito, pode melhorar um e outro parâmetro conflitantes. Por fim, uma técnica para a observação de estado em Sistemas Chaveados Afins foi proposta: o Observador de Luenberger Chaveado. Este observador foi analisado para os casos de reconstrução de estado, controle baseado em observação de estado e controle baseado em observação de estado na presença de modos não-Hurwitz. Para o primeiro caso, relaxações das Desigualdades Matriciais Lineares foram propostas com o uso do Lema da Projeção Recíproca e do Lema de Finsler. Ainda, uma otimização de norma das matrizes de ganho da saída foi feita, com o uso de Desigualdades Matriciais Lineares aplicadas à norma de Frobenius dessas matrizes...
This work deals with the Switched Affine Systems, particularly with their performance and state observation. Initially, a state-of-the-art review was developed, where an important point was raised on the possibility of absence of equilibrium points. This way, the stability concept was slightly modified. Then, geometrical questions were studied for the Switched Linear Systems and, subsequently extended for the Switched Affine Systems. Those geometrical questions allowed the verification of switching law alterations in such a way that their performance was enhanced. Thereofore, with the guaranteed convergence rate insertion in the existent LinearMatrix Inequalities in previous works, performance parameters to be increased were established. Following, a switching law composition method was proposed through two techniques: the Switched Quadratic Lyapunov Function and the Lyapunov Function with Switched Attractors. That composition showed itself efficient in a search for a better trade-off between conflicting performance parameters and, in fact, it may simultaneously enhance them. Finally, a technique for state observation in Switched Affine Systems was proposed: the Switched Luenberger Observer. This observer was analysed for the cases of state reconstruction, observer-based control and observer-based control in the presence of non-Hurwitz modes. For the first case, Linear Matrix Inequalities relaxations were proposed through the usage of the Reciprocal Projection Lemma and the Finsler’s Lemma. Yet, a norm optimization of the output gain matrices was achieved through the usage of Linear Matrix Inequalities applied to the Frobenius norm of those matrices. All the study was done with applications to the control of DC-DC converters, immediate examples of the Switched Affine Systems theory, given their nature
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Yoshimura, Victor Leonardo. "Estabilidade, desempenho e observação de estado de sistemas chaveados afins: aplicações aos conversores CC-CC /." Ilha Solteira, 2013. http://hdl.handle.net/11449/100295.
Full textAbstract:
Orientador: Edvaldo AssunçãoBanca: Marcelo Carvalho Minhoto Teixeira
Banca: Rodrigo Cardim
Banca: Clóvis Antonio Petry
Banca: Cristiano Quevedo Andrea
Resumo: Este trabalho aborda os Sistemas Chaveados Afins, em particular com questões de desempenho e observação de estado. Inicialmente, uma revisão do estado da arte foi realizada, que contém uma observação quanto à possibilidade de não existência de pontos de equilíbrio. Devido a esse fato, uma extensão das definições de estabilidade foi utilizada. Em seguida, questões geométricas foram levantadas para Sistemas Chaveados Lineares e, posteriormente estendidas para os Afins. Estas questões geométricas possibilitaram a verificação de alterações nas leis de chaveamento de forma a beneficiar o desempenho do sistema. Com a inserção da taxa de convergência garantida nas Desigualdades Matriciais Lineares existentes em trabalhos anteriores, chegou-se ao estabelecimento dos parâmetros de desempenho a serem aperfeiçoados. Na sequência, a composição de leis de chaveamento foi proposta através duas técnicas: a Função de Lyapunov Quadrática Chaveada e a Função de Lyapunov com Atratores Chaveados. Esta composição mostrou-se eficiente para a busca de um melhor compromisso entre parâmetros de desempenho conflitantes e, com efeito, pode melhorar um e outro parâmetro conflitantes. Por fim, uma técnica para a observação de estado em Sistemas Chaveados Afins foi proposta: o Observador de Luenberger Chaveado. Este observador foi analisado para os casos de reconstrução de estado, controle baseado em observação de estado e controle baseado em observação de estado na presença de modos não-Hurwitz. Para o primeiro caso, relaxações das Desigualdades Matriciais Lineares foram propostas com o uso do Lema da Projeção Recíproca e do Lema de Finsler. Ainda, uma otimização de norma das matrizes de ganho da saída foi feita, com o uso de Desigualdades Matriciais Lineares aplicadas à norma de Frobenius dessas matrizes... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo)
Abstract: This work deals with the Switched Affine Systems, particularly with their performance and state observation. Initially, a state-of-the-art review was developed, where an important point was raised on the possibility of absence of equilibrium points. This way, the stability concept was slightly modified. Then, geometrical questions were studied for the Switched Linear Systems and, subsequently extended for the Switched Affine Systems. Those geometrical questions allowed the verification of switching law alterations in such a way that their performance was enhanced. Thereofore, with the guaranteed convergence rate insertion in the existent LinearMatrix Inequalities in previous works, performance parameters to be increased were established. Following, a switching law composition method was proposed through two techniques: the Switched Quadratic Lyapunov Function and the Lyapunov Function with Switched Attractors. That composition showed itself efficient in a search for a better trade-off between conflicting performance parameters and, in fact, it may simultaneously enhance them. Finally, a technique for state observation in Switched Affine Systems was proposed: the Switched Luenberger Observer. This observer was analysed for the cases of state reconstruction, observer-based control and observer-based control in the presence of non-Hurwitz modes. For the first case, Linear Matrix Inequalities relaxations were proposed through the usage of the Reciprocal Projection Lemma and the Finsler's Lemma. Yet, a norm optimization of the output gain matrices was achieved through the usage of Linear Matrix Inequalities applied to the Frobenius norm of those matrices. All the study was done with applications to the control of DC-DC converters, immediate examples of the Switched Affine Systems theory, given their nature
Doutor
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Viglus, Francisco José. "Projeto e desenvolvimento de um emulador de arranjo fotovoltaico utilizando um conversor CC-CC trifásico PWM." Universidade Tecnológica Federal do Paraná, 2015. http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/1552.
Full textAbstract:
CAPESEste trabalho apresenta um estudo voltado ao projeto e desenvolvimento de um emulador de painéis fotovoltaicos. O emulador é composto por uma fonte de alimentação de 4 kW capaz de fornecer tensões e correntes cujo comportamento se assemelha ao comportamento de um arranjo de painéis fotovoltaicos. A estrutura de potência da fonte de alimentação é constituída por um conversor CC-CC Full-Bridge trifásico. Este conversor, isolado em alta frequência, garante menor volume e segurança para um equipamento de laboratório. Estima-se que este trabalho possa ser aplicado no teste de inversores fotovoltaicos com métodos de MPPT com respostas dinâmicas de até 300Hz. A estratégia de controle se baseia na solução numérica do modelo matemático de uma célula fotovoltaica de onde se extrai uma referência de corrente que, a partir de adequações, é imposta à carga ligada ao emulador. Desta forma, é apresentada uma metodologia de projeto da fonte de alimentação proposta. Por fim, são apresentados os resultados práticos que comprovam a funcionalidade do emulador.
This work presents a study, design, and development of a 4 kW photovoltaic array emulator. The emulator is composed of a power supply capable of delivering voltages and currents whose behavior resembles the behavior of a photovoltaic array. The structure of this power supply consists of a three-phase full-bridge DC-DC converter. This high frequency isolated converter provides a smaller volume and ensures safety for laboratory equipment. This work can be applied to test photovoltaic inverters with MPPT methods and dynamic responses up to 300Hz. The control strategy is based on the numerical solution of the mathematical model of a photovoltaic cell from which is extracted a reference current to the control of the emulator. The methodology applied to design the proposed power supply is also presented. Finally, the design, simulation, and practical results of the emulator are shown to prove its operation.
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Dequigiovani, Tiago. "Conversor CC-CA utilizando célula ZVT." Universidade Tecnológica Federal do Paraná, 2014. http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/872.
Full textAbstract:
Este trabalho trata sobre a utilização de técnicas de comutação suave aplicadas `a conversores estáticos de potência. A técnica analisada em particular consiste em proporcionar comutação em zero de tensão aos interruptores controlados, sendo referenciada na literatura como Zero Voltage Switching (ZVS). Dentre as diversas topologias de circuitos que implementam a técnica ZVS, neste trabalho é utilizada uma célula de comutação Zero Voltage Transition (ZVT), no qual utiliza interruptores controlados e elementos em paralelo com o circuito principal. O foco do trabalho é a aplicação desta célula ZVT a um conversor CC-CA PWM monofásico com saída senoidal. Nesse sentido inicialmente é feita uma revisão das topologias básicas dos inversores, é das técnicas PWM utilizadas para obtenção de saída senoidal. São apresentados os circuitos ZVT convencional e aprimorado descritos na literatura, no qual o ZVT aprimorado é empregado ao conversor CC-CA ponte completa. São apresentadas as etapas de funcionamento e análise matemática. É descrita uma metodologia de projeto para a determinação dos componentes do circuito auxiliar, com base em restrições definidas para o correto funcionamento da célula e das características dos semicondutores utilizados como chave. Um protótipo do conversor é implementado em laboratório para a validação do projeto, verificação das formas de onda nos interruptores e análise do rendimento. Outros dois circuitos de auxílio à comutação são implementados para efeitos de comparação, sendo o circuito ZVT convencional e o dissipativo snubber de Undeland. Os resultados experimentais comprovam a obtenção da comutação suave nos interruptores e o conversor apresentou rendimento de no mínimo 1% superior ao ZVT convencional e 2% ao snubber de Undeland, valores estes para toda a faixa de carga.This paper discusses above the application of soft-switching techniques to static power conver-ters. The technique discussed in particular consists in provide zero voltage switching (ZVS) to controlled switches. Among the various circuit topologies to implement the ZVS technique, in this work is used a cell Zero-Voltage Transition (ZVT), in which uses controlled switches and elements in parallel with the main circuit. The main objective of the work is the application of this cell ZVT to a single-phase PWM inverter with sinusoidal output. In this sense initially is made a review of the basic topologies of inverters , and of the PWM techniques used to obtain sinusoidal output. Are presented the circuits ZVT conventional and improved described in the literature, in which the improved ZVT is employed on DC-AC full bridge converter. Steps of operation and mathematical analysis are presented. A design methodology is described for the determination of the components of the auxiliary circuit, based on constraints set for the correct functioning of the cell and of the characteristics of semiconductor. A prototype of the converter is implemented in the laboratory for the validation of the project, verification of waveforms the switches and analysis of efficiency. This converter is compared with other two circuits, ZVT conventional and the Undeland snubber. Experimental results show the achievement of soft switching the switches and the converter presenting an efficiency of at least 1% over for the ZVT conventional and 2% to the undeland snubber, these values for all load range.
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Lima, Welton da Silva. "Estudo e modelagem de uma nova topologia de conversor Buck quadrÃtico CC-CC nÃo isolado." Universidade Federal do CearÃ, 2014. http://www.teses.ufc.br/tde_busca/arquivo.php?codArquivo=16212.
Full textAbstract:
Conselho Nacional de Desenvolvimento CientÃfico e TecnolÃgicoNeste trabalho à apresentado o estudo, modelagem e projeto de uma nova topologia de conversor CC-CC, o Conversor Buck QuadrÃtico CC-CC nÃo isolado (QBC). Inicialmente, foi realizada a anÃlise qualitativa e quantitativa da topologia proposta para operaÃÃo em modo de conduÃÃo contÃnua (MCC), verificando-se as etapas de operaÃÃo e obtendo-se as relaÃÃes de tensÃo e corrente para dimensionar os componentes de projeto do conversor, tambÃm foi realizada a modelagem do sistema atravÃs da representaÃÃo no espaÃo de estados. Em seguida, a fim de validar a topologia proposta, utilizou-se simulaÃÃo via PSpice. ApÃs essa etapa, iniciou-se a construÃÃo de um protÃtipo com 500 W de potÃncia total de saÃda, operando em 20 kHz. Os resultados experimentais obtidos confirmam que a topologia proposta pode ser utilizada em atividades prÃticas, como por exemplo, para o carregamento de baterias.
In this paper is presented the study, modeling and design of a new DC-DC converter topology, the Converter Quadratic Buck DC-DC non-isolated (QBC). Initially, was made the qualitative and quantitative analysis of the proposed topology of continuous conduction mode operation (MCC), the steps of operation and thus the relationship of voltage and current to size the components converter project, was also held the system modeling through representation on the State space. Then, in order to validate the proposed topology, was used simulation via PSpice. After this step, began the construction of a prototype with 500 W total power output, operating at 20 kHz. The experimental results obtained confirm that the proposed topology can be used in practical activities, for example, for battery charging.
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Van, Kan Rafael Felipe. "Conversor CC-CC ZVS PWM híbrido do tipo T com saída em tensão." Universidade Tecnológica Federal do Paraná, 2017. http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/2945.
Full textAbstract:
Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)Neste trabalho, apresenta-se o estudo de um conversor CC-CC isolado com comutação suave e saída em tensão, destinado a aplicações com ampla faixa de tensão de entrada, com o nome em inglês Hybrid T-type Zero-Voltage-Switching Pulse-Width-Modulated DC-DC converter (HT2-ZVS-PWM). O conversor estudado possui seis interruptores, sendo quatro deles submetidos ao nível máximo da tensão de entrada e os outros dois, que constituem a célula tipo T, submetidos a metade desta tensão. São propostas modulações de três níveis e quatro níveis aplicadas no comando dos interruptores, as quais possibilitam comutação suave do tipo ZVS para os mesmos, no modo de condução contínua. O trabalho é estruturado em análise teórica para os modos de condução contínua e descontínua, análise de esforços nos elementos do conversor, análise da comutação dos interruptores, análise dinâmica, metodologias de projeto e resultados experimentais, em que se analisam resultados para uma tensão mínima e uma tensão máxima de entrada. Utiliza-se 1,2 kW, 240 V – 480 V de entrada, 300 V de saída e frequência de comutação de 50kHz para a comprovação das análises que serão realizadas. Rendimentos são obtidos a partir de ensaios experimentais com o protótipo para operação com ponto fixo e ampla faixa de tensão de entrada. Para ponto fixo o rendimento foi de 97,38% em potência nominal e para ampla faixa foram de 96,35% (240 V) e 95,72% (480 V) em 60% e 70% da potencia nominal, respectivamente.
This work presents the analysis of an isolated DC-DC converter with soft switching and capacitive output filter, for applications with a wide input voltage range, called Hybrid T-type Zero-Voltage-Switching Pulse-Width-Modulated DC-DC converter (HT2-ZVSPWM). The converter studied contains six switches, four of which are submitted to the entire input voltage value and the other two, which constitute the Type T cell, are subjected to half of this voltage. The proposed three-level and four-level modulations are applied to generate the switching signals, which ensures ZVS operation for all converter switches in the continuous conduction mode. The work is structured in theoretical analysis for both continuous and discontinuous conduction modes, stress analysis, dynamic analysis, design methodology and experimental results in which results are analyzed for a minimum voltage and a maximum input voltage. Theoretical analysis, design example and experimental data for 1.2 kW, 240 – 480 Vdc input, 300 Vdc output, and 50 kHz switching frequency laboratory prototype are analyzed. Measured efficiency are obtained from experimental trials with the prototype for fixed point operation and wide input voltage range. For fixed point the efficiency was of 97.38% at full load and for wide range were of 96.35% (240 V) and 95.72% (480 V) in 60% and 70% of the nominal power, respectively.
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Gonçalves, Pedro José Faure. "Conversores CC-CC boost-flyback com interleaving generalizado para aplicações de elevado ganho de tensão." Universidade Tecnológica Federal do Paraná, 2017. http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/2415.
Full textAbstract:
CapesEste trabalho apresenta as análises qualitativa e quantitativa que descrevem o princípio de operação de duas topologias de conversores CC-CC integrados boost-flyback com interleaving generalizado em malha aberta. A primeira topologia corresponde à solução convencional, sendo que uma análise matemática generalizada para qualquer quantidade de células de interleaving é desenvolvida. A segunda topologia é proposta com o intuito de garantir comutação suave em todos os interruptores do circuito. Possibilitando assim, a redução das perdas por comutação do conversor e tornando viável a sua operação com maiores valores de frequência de comutação. Novamente, uma análise matemática generalizada é desenvolvida fornecendo uma descrição genérica da operação do conversor com uma quantidade qualquer de células de interleaving. Os principais resultados das análises são inicialmente validados com simulações computacionais. Para a verificação experimental, foi construído um protótipo de 500 W, 48 V de tensão de entrada, 400 V de tensão de saída operando com frequência de comutação de 100 kHz. Potenciais aplicações da proposta são sistemas de conversão de energia que requerem elevado ganho de tensão com elevado rendimento, tais como sistemas fotovoltaicos, célula a combustível e pequenos aerogeradores.
This work presents the qualitative and quantitative analyses describing the open loop operation principle of two integrated boost-flyback dc-dc converters with generalized interleaving. The first topology corresponds to the conventional solution, and a generalized mathematical analysis valid for any number of channels is carried out. A second topology is proposed to guarantee soft switching for all the circuit’s switches. Thus allowing the reduction of the switching losses and making viable its operation with higher values of switching frequency. Again, a generalized mathematical analysis is performed, thus providing a generic description of the converter’s operation for any number of interleaving channels. The main analyses results are initially validated by means of computer-aided simulations. For experimental validation purpose, a 500 W, 48 V input voltage, 400 V output voltage operating at switching frequency of 100 kHz was built. Potential application of the proposal are energy conversion systems requiring high voltage gain and high efficiency, such as photovoltaic, fuel-cell and small-scale wind energy systems.
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Gomes, Evandro de Carvalho. "PROJETO DE CONTROLADORES PARA CONVERSORES CC-CC PELA ABORDAGEM DO DESACOPLAMENTO DE ESTADOS." Universidade Federal do Maranhão, 2009. http://tedebc.ufma.br:8080/jspui/handle/tede/422.
Full textAbstract:
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Previous issue date: 2009-09-11In this work, we propose to analyze the controller design of a classical dc-dc converter in a different manner. Instead of the traditional mathematics transfer function analysis, we will describe the block diagram of the plant to be controlled using Space-State Averaging, decoupling the states effects one acts each other and designing the controllers individually. With this technique, we can obtain first order transfer function allowing easier synthesis and design of the involved controllers. Outcomes are compared to controllers based on K-factor approach which are entirely applicable in academy and industry environment.
Neste trabalho propomos analisar o projeto de controladores para conversores cc-cc clássicos de uma forma diferente da tradicional análise matemática da função de transferência, descrevendo o diagrama de blocos da planta a ser controlada, desacoplando os efeitos que um estado exerce sobre o outro e projetando os controladores individualmente. Com essa técnica, obtêm-se funções de transferências de primeira ordem o que permite um projeto e síntese mais fácil dos controladores envolvidos. Os resultados são comparados com os controladores baseados na abordagem do fator K, por se tratar de uma abordagem amplamente aplicada no meio acadêmico e industrial.
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Britto, Jonas Reginaldo de. "Análise, projeto e implementação de conversores CC-CC com ampla faixa de conversão aplicados em iluminação de estado sólido." Universidade Federal de Uberlândia, 2009. https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/14265.
Full textAbstract:
This work consists of the study, design and implementation of DC-DC converters, used in
lighting systems based on light emitting diodes (LEDs). Can be powered by an universal AC
voltage source or battery, and the current in the LEDs is controlled digitally. The main
objective is to present a proposal of new step-up/down converters topologies with full
conversion much higher than that of conventional converters. So, is initially presented an
overview of solid-state lighting (SSL). Following is presented the study on the dynamic
behavior of converters based on modeling by the method of varying state-space average,
ending with the design of a digital PI controller. This work resulted in the application for a
patent PI-0801425-6 filed with the INPI, which presents a new family of converters with full
conversion extremely wide, called cubic converters.O presente trabalho consiste do estudo, projeto e implementação de conversores CCCC, aplicados em sistemas de iluminação de estado sólido baseado em diodos emissores de luz (LEDs). Podem ser alimentados por uma fonte de tensão alternada universal ou por uma bateria sendo que a corrente nos LEDs é controlada digitalmente. O objetivo principal é apresentar uma proposta de novas topologias de conversores abaixadores/elevadores com faixa de conversão muito maior que a dos conversores convencionais. Portanto, inicialmente é apresentada uma visão geral sobre iluminação de estado sólido (SSL). Na sequência, é apresentado o estudo sobre o comportamento dinâmico dos conversores baseado na modelagem através do método de variáveis de espaço de estados médio, finalizando com o dimensionamento de um controlador PI digital. Este trabalho resultou no pedido de patente de invenção PI-0801425-6 depositado junto ao INPI, o qual apresenta uma nova família de conversores com faixa de conversão extremamente larga, denominados de conversores cúbicos.
Doutor em Ciências
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Bianco, Henrique de Souza Del. "Estudo e implementação de um retificador PWM para aplicações em processos galvânicos." Universidade de São Paulo, 2015. http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18153/tde-28092015-164741/.
Full textAbstract:
O trabalho desenvolve o estudo de retificadores PWM para aplicações em processos galvânicos. A utilização de técnicas PWM é objeto de estudo, visando à obtenção de alto fator de potência, baixo conteúdo harmônico e baixo ripple de corrente que atendam tanto às necessidades de qualidade de energia, quanto à demanda das aplicações de carga. O trabalho contempla a criação de um protótipo que preencha os requisitos de aplicações industriais voltadas ao tratamento de superfícies, tais como: eletrodeposição, eletro-polimento, entre outros e a melhora na qualidade de energia. As simulações em ambiente computacional com MATLAB® e o software PSIM®, forneceram a base para o desenvolvimento do protótipo e comprovar o estudo. Na prática, pequenas chapas de latão foram banhadas com o protótipo nos modos de controle de ângulo de fase, controle PWM regular e PWM senoidal e obtidas fotos microscópicas para a análise da camada do banho depositada, onde foi comprovado o rendimento protótipo em relação a Qualidade da Energia Elétrica.The current work aims to study PWM rectifiers for applications in galvanics processes. The use of PWM techniques is the object of study in order to obtain high power factor, low harmonic content and low ripple current that meet both the needs of power quality, the demand of load applications. The study aims to create a prototype which meets the requirements of industrial applications focuses on the treatment of surfaces, such as electroplating, electro-polishing, among others, and the improvement of energy quality. The simulations in computing environment with MATLAB and software PSIM®, provided the basis for the development of prototype and verify the study. In practice, small plates of brass were bathed with the prototype in modes of phase angle control, regular PWM control and sinusoidal PWM and obtained microscopic images for the analysis of the deposited bath layer, where it was proven the prototype income in relation to Quality Electric Power.
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Gonçalves, Amílcar Flamarion Querubini. "Controle e análise de conversores CC-CA conectados em redes de distribuição e utilizados em sistemas de geração distribuída." Universidade de São Paulo, 2011. http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18153/tde-27042011-085423/.
Full textAbstract:
O presente trabalho visa o desenvolvimento de metodologias para a conexão de sistemas de Geração Distribuída (GD) em redes de distribuição utilizando conversores CC-CA como também, a produção de energia elétrica dentro dos padrões estabelecidos por normas nacionais e internacionais. Para a produção de energia com índices de qualidade satisfatórios, duas situações vão ser consideradas: uma quando o sistema está conectado à rede e outra quando a rede está indisponível. Após a ocorrência do ilhamento, é necessária a mudança da variável a ser sintetizada pelo conversor CC-CA, ou seja, antes da contingência ocorrer a GD está sendo gerenciada no modo potência e/ou corrente e após passa a ser controlada no modo tensão. Além disso, espera-se que os resultados obtidos forneçam subsídios às concessionárias de energia elétrica e aos produtores e autoprodutores de energia para a conexão sistemas de geração distribuída em redes de distribuição como também, os procedimentos necessários a serem adotados por eles quando o sistema de distribuição estiver sob contingência (ilhamento).This work proposes a set of analysis to connecting a distributed generation system to a distribution network using a three-phase power converter (DC-AC) as well as, the power generation produced by the DG (Distributed Generation) system must follow the national and international power quality standards. For producing energy with satisfactory power quality indexes, two situations will be considered: when the power converter operates connected to the grid, the power/current is used as control variable. However, if the power converter is operating in stand-alone mode (contingency or islanding mode) the control variable must be changed to voltage and the terminal voltage of the power converter must be controlled. Finally, the main concerning of the present study is to obtain results to the electrical energy companies and self-producers for connecting DG system to the grid as well as, the essential procedures that must be adopted by them when the distribution system is operating in contingency or islanding mode.
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Gobbato, Cassio. "Estudo comparativo entre dois modos de conexão de conversores CC-CC empregados em lâmpadas de LED para sistemas de iluminação pública." Universidade Tecnológica Federal do Paraná, 2017. http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/2610.
Full textAbstract:
CAPESEsta dissertação apresenta um estudo comparativo entre dois modos de conexão de conversores CC-CC empregados em lâmpadas LED para iluminação pública. Uma das conexões é baseada na técnica conhecida como Reduced Redundant Power Processing e a outra é a conexão série de conversores estáticos. Os conversores SEPIC e buck-boost foram implementados, respectivamente, nos estágios de correção do fator de potência e controle de potˆencia demandada pela carga. Ambos os conversores operam em modo de condução descontínua de corrente. Protótipos de 70 W foram implementados para os dois tipos de conexão. Os resultados experimentais obtidos mostram o desempenho de cada tipo de conexão. Ambas as conexões estão em conformidade à norma IEC 61000-3-2 Classe C e as recomendações práticas IEEE Std 1789-2015. ´E realizada uma discussão sobre as vantagens e desvantagens de cada modo em estudo.
This work presents a comparative study between two different connections of DC-DC converters used in LED lamps for street lighting. One of the connections is based on the technique known as Reduced Redundant Power Processing and the other one is the series connection of static converters. The SEPIC and buck-boost converters were implemented, respectively, in the power factor correction and power control demanded by the load stages. Both of the converters operate in the discontinuous conduction mode of current. Prototypes of 70 W were developed for the two connection types. The experimental results obtained shows the performance of each connection type. Both of the connections are in compliance with the IEC 61000-3-2 Class C standard and the practicals recommendations IEEE Std 1789-2015. A discussion is realized about the advantages and disadvantages of each connection type.
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Vargas, Tadeu. "Estudo e aplicação de conversor multinível híbrido com uma única fonte CC." Universidade Federal de Santa Maria, 2013. http://repositorio.ufsm.br/handle/1/8526.
Full textAbstract:
Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e TecnológicoThis study proposes a modulation strategy based on geometric approach for a hybrid multilevel converter with single dc voltage source. This multilevel converter is composed of a three-phase three-level multilevel converter with neutral-point-clamped (NPC) connected in series with single-phase three-level full-bridge cells. The NPC converter operates at the fundamental frequency of the reference signals, and the switching angle of the switches is calculated to ensure that the fundamental component of the NPC converter output voltage is equal to the fundamental component of the reference voltage of the entire hybrid multilevel converter. Therefore, the full-bridge cells, which operate with pulse width modulation (PWM), do no process active power and they can be supplied by capacitors. However, to guarantee that the full-bridge cells operate in the linear region a common mode voltage is added on its reference signals. This work uses a systematic methodology for obtaining the region of possible values of common mode voltage to ensure the operation of the full-bridge cells in the linear region, it being possible to maintain the DC bus voltages regulated without distorting the output line-to-line voltages. Moreover, this study applies the hybrid multilevel converter with single DC source as input stage (rectifier) of medium-voltage variable speed drive systems, becoming an alternative for applications that require energy regeneration, high efficiency and input power factor as well as a satisfactory dynamic response. Simulation and experimental results are included to validate the analyzes presented in this work.
Este estudo propõe uma estratégia de modulação baseada em abordagem geométrica para um conversor multinível híbrido com única fonte de tensão contínua. Esse conversor multinível é formado por um conversor multinível trifásico três níveis com ponto neutro grampeado (NPC Neutral Point Clamped) conectado em série com células em ponte completa monofásicas de três níveis. O conversor NPC opera na frequência fundamental dos sinais de referência, e o ângulo de comutação dos interruptores é calculado para garantir que a componente fundamental da tensão de saída do conversor NPC seja igual à componente fundamental da tensão de referência de todo o conversor multinível híbrido. Dessa forma, as células em ponte completa, que operam com modulação por largura de pulso, não processam potência ativa e podem ser alimentadas por capacitores. Contudo, para que as células em ponte completa operem na região linear é adicionada uma tensão de modo comum nos seus sinais de referência. Esse trabalho utiliza uma metodologia sistemática para obtenção da região de possíveis valores de tensão de modo comum que garantem a operação das células em ponte completa na região linear, sendo possível manter as tensões nos capacitores dos barramentos CC reguladas sem distorcer as tensões de linha de saída. Ainda, esse trabalho aplica o conversor multinível híbrido com uma única fonte de tensão contínua como estágio de entrada (retificador) de sistemas de acionamento de velocidade variável para motores de média tensão, sendo uma alternativa para aplicação que demandam regeneração de energia, elevado rendimento e fator de potência de entrada, assim como uma resposta dinâmica satisfatória. Resultados de simulação e experimentais são incluídos para validar as análises apresentadas nesse trabalho.
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Alcazar, Yblin Janeth Acosta. "Estudo do Conversor Bosst CC-CC de Alto Ganho de TensÃo Baseado na CÃlula de ComutaÃÃo de TrÃs Estados e nas CÃlulas Multiplicadoras de TensÃo (mc)." Universidade Federal do CearÃ, 2010. http://www.teses.ufc.br/tde_busca/arquivo.php?codArquivo=10585.
Full textAbstract:
nÃo hÃO presente trabalho propÃe o estudo do conversor boost CC-CC de alto ganho de tensÃo baseado na cÃlula de comutaÃÃo de trÃs estados e nas cÃlulas multiplicadoras de tensÃo (mc). Este trabalho investiga um modelo matemÃtico para o citado conversor. A anÃlise proposta à baseada na ferramenta âmodelagem do interruptor PWM para conversores CC-CCâ. O modelo deve ser encontrado por uma simples inspeÃÃo do circuito do conversor. Deve ser possÃvel aplicÃ-lo para realizar diversas anÃlises, como em regime permanente, regime transitÃria e anÃlise de pequenos sinais por meio de um uma abordagem unificada. Considerando um dado nÃmero de cÃlulas multiplicadoras de tensÃo, duas situaÃÃes sÃo analisadas com esta ferramenta: operaÃÃo com uma Ãnica cÃlula multiplicadora de tensÃo (mc=1) e vÃrias cÃlulas multiplicadoras de tensÃo (mc> 1). O mÃtodo proposto à validado por simulaÃÃes e à verificada sua efetividade. AlÃm disso, à analisado neste trabalho o controle modo corrente mÃdia convencional, o qual à aplicado em uma das configuraÃÃes em estudo. O rendimento do conversor e a efetividade do controlador proposto sÃo demonstrados por resultados experimentais para um protÃtipo do laboratÃrio de 1 kW.
The present work proposes the study of the boost converter based on three-state switching cell and voltage multipliers cells (mc). A mathematical model of the aforementioned converter is investigated here. The proposed analysis is based on the tool named âPWM-Switch Modeling of DC-DC Convertersâ. The model must be found by a simple inspection of the converterâs circuit. It is possible to apply such model in order to realize various analyses such as steady-state, transient, and small-signal analysis in a single and same model. Considering the number of voltage multipliers cells (mc), two situations are analyzed: operation with a single multiplier cell (mc=1) and operation with multiple voltage multiplier cells (mc>1).The proposed method was validated through simulations and its effectiveness was verified. In addition to this, conventional average current mode control is also applied to one of the studied configurations. The performance of the converter and the effectiveness of the proposed controller are demonstrated by experimental results obtained from a 1-kW laboratory prototype.
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Morais, Juliano Luiz dos Santos de. "Desenvolvimento de um conversor CC-CC de três portas parcialmente isolado baseado na integração dos conversores CUK bidirecional e LC série ressonante." Universidade Tecnológica Federal do Paraná, 2017. http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/2528.
Full textAbstract:
CAPESO desenvolvimento de um conversor CC-CC de três portas é proposto neste trabalho. Através da combinação de um conversor bidirecional Ćuk e um transformador de alta frequência com um circuito retificador em ponte completa, duas portas de energia não isoladas e uma porta de energia isolada são obtidas. Um circuito LC série ressonante é empregado, resultando em comutação suave nos interruptores de potência. O conversor bidirecional Ćuk, controlado por modulação de largura de pulso (PWM) e o circuito tanque ressonante, controlado por modulação de frequência (PFM) acima da frequência de ressonância, permitem duas variáveis de controle para a topologia. Além disso, os interruptores de potência são compartilhados nas etapas de operação, reduzindo o número de componentes ativos. Regulação de suas portas é realizada para aplicações com elementos armazenadores de energia. São apresentados os modos de operação, a análise matemática e a estratégia de controle do conversor proposto. Os resultados experimentais são expostos para discutir a viabilidade da estrutura.
The development of a DC-DC three-port converter is proposed in this work. Through the combination of a bidirectional Ćuk converter and a high frequency transformer with a full-bridge rectifier circuit, two non-isolated energy ports and one isolated energy port are achieved. A LC series resonant circuit is employed, resulting in soft-switching in the power switches. The bidirectional Ćuk converter, controlled by pulse width modulation (PWM), and the tank resonant circuit, controlled by pulse frequency modulation (PFM) above the resonance frequency, allow two control variables for the topology. Furthermore, the power switches are shared for the operation of both circuits, reducing the number of active components. Port regulations are performed for applications with energy storage elements. Operation modes, math analysis and control strategy of the proposed converter are presented. Experimental results are exposed to discuss the feasibility of the structure.
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Cervi, Murilo. "Desenvolvimento de uma família de reatores eletrônicos para lâmpadas de multivapor metálico empregando a técnica de conexão diferencial de conversores CC/CC." Universidade Federal de Santa Maria, 2009. http://repositorio.ufsm.br/handle/1/3659.
Full textAbstract:
Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível SuperiorThis work presents and analyzes a new family of electronic ballasts to supply metal halide lamps applied to interior lighting systems. These lamps present the best light quality among the high intensity discharge lamps, and its compactness results a good choice for interior lighting systems application. The electrical characteristics of the high intensity discharge lamps are evaluated, and it is presented an alternative for supplying these lamps in a safe and reliable way. This alternative consists of using high frequency DC/DC converters in order to supply the lamp with a low frequency, symmetrical square waveform. A family of electronic ballasts is presented, which all the topologies are obtained from the differential connection of DC/DC converters. The analysis of these proposed and designed systems brings the main advantages and disadvantages of using each topology, related both to the components design and to the restrictions implied by each topology.
Esse trabalho apresenta e analisa uma nova família de reatores eletrônicos capazes de acionar lâmpadas de multivapor metálico com tubo de descarga cerâmico. Essas lâmpadas apresentam, dentre as lâmpadas de descarga em alta pressão, a melhor qualidade do fluxo luminoso, além de se tratar de lâmpadas compactas, caracterizando-as como uma ótima alternativa a ser aplicada em sistemas de iluminação de ambientes interiores. As características das lâmpadas de descarga em alta pressão, com relação ao acionamento e controle, são avaliadas, e uma alternativa é apresentada para se alimentar tais lâmpadas de forma segura e confiável, através da utilização de conversores CC/CC operando em alta freqüência para alimentar a lâmpada com uma tensão quadrada, simétrica e em baixa freqüência. Dessa forma, uma família de reatores eletrônicos é apresentada, sendo que todas as topologias são derivadas da técnica de conexão diferencial de conversores CC/CC bidirecionais. O estudo de todos os sistemas propostos e implementados tem por finalidade caracterizar as principais vantagens e desvantagens do emprego de cada topologia apresentada, com relação ao dimensionamento de componentes e limitações impostas por cada topologia.
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Alepuz, Menéndez Salvador Simón. "Aportació al control del convertidor CC/CA de tres nivells." Doctoral thesis, Universitat Politècnica de Catalunya, 2004. http://hdl.handle.net/10803/6330.
Full textAbstract:
La presente tesis estudia, propone y realiza sus principales aportaciones en el campo del control para el convertidor CC/CA de tres niveles, sobre la topología denominada Neutral-Point-Clamped, aunque se puede extender a otras topologías y/o número de niveles. Se presenta una metodología de modelado que emplea funciones de conmutación de fase, el operador de promediado y la transformación D-Q, tal que los modelos obtenidos en el dominio D-Q contienen una información completa sobre la dinámica del sistema. La estrategia de conmutación se puede entender como una extensión de la estrategia PWM senoidal de dos a tres niveles. Esta estrategia es simple y no realiza el control de ninguna de las variables del sistema. En esta tesis, el controlador se encarga de regular todas las variables del sistema, incluido el equilibrio del bus de continua. Este es un enfoque diferente del convencional, donde el equilibrio del bus de continua se consigue mediante la elección adecuada de los estados redundantes del convertidor en la estrategia de conmutación, mientras que el resto de variables se regulan a través del controlador. Para la realización del controlador, se propone la técnica de control lineal multivariable LQR (Linear Quadratic Regulator), complementada con la técnica de control no lineal adaptativo denominada programación de ganancia (Gain Scheduling). Se presenta, además, una metodología de cálculo del controlador. Este control es versátil, abierto y adaptable. En cualquier caso, el controlador se puede adaptar a las necesidades concretas de cada aplicación. El cálculo del controlador se realiza mediante simulación con MatLab-Simulink. Los modelos matemáticos que emplean las funciones de conmutación del convertidor son aquellos que ofrecen un mejor compromiso entre velocidad de simulación y precisión. Para validar el control propuesto, se ha diseñado y construido un equipo experimental donde el controlador se ha mostrado aplicable, útil y eficaz en la regulación de las distintas cargas y aplicaciones experimentadas, incluso con carga no lineal, bajo diferentes condiciones de trabajo y variables a controlar, tanto en régimen permanente como en procesos transitorios. La rapidez y calidad de la respuesta transitoria es comparable a la de otros sistemas de control publicados. Es especialmente interesante el excelente control conseguido del equilibrio del bus de continua. Además, la robustez del control permite cancelar el error estacionario aunque diferentes parámetros del sistema presenten desviaciones significativas respecto los valores esperados. El uso de la programación de ganancia junto con la técnica LQR se ha mostrado muy efectivo, puesto que permite realizar diferentes tipos de control. Se ha comprobado la congruencia entre simulaciones y resultados experimentales obtenidos, lo que valida los modelos de simulación empleados y el proceso de diseño del controlador mediante simulación.This dissertation study, propose and carry out the main contributions in the field of three-level inverter control, using the topology Neutral-Point-Clamped, although results can be extended to other topologies and/or number of levels. A procedure for modelling is presented, based on line-switching functions, moving average operator and D-Q transformation. Then, the obtained models in D-Q frame contain complete information about system dynamics. Switching strategy is simple and can be considered as an extension of two-level sinusoidal PWM to three level. The system variables are not controlled by the switching strategy. In this work, all the system variables are controlled by the regulator, including DC-link balance. This control approach is different than the conventional one, where DC-link balance is achieved by means of a proper selection of redundant states in the switching strategy, and the other variables are controlled by the regulator. The regulator is based on the multivariable linear control technique LQR (Linear Quadratic Regulator), in combination with the non-linear adaptive control technique Gain Scheduling. Moreover, a methodology for the calculation of the controller is presented. This controller is versatile, open and adaptable. However, the controller can be built depending on the concrete specifications of each application. The controller is calculated by means of simulation using MatLab-Simulink. The mathematical models based on the switching functions of the converter give the best trade-off between simulation speed and precision. In order to validate the proposed controller, an experimental prototype has been designed and implemented. Experimental results show that the controller is useful and effective for the regulation of different loads and applications, even with non-linear loads, different operation points and variables to control, in steady-state and transitory operation. Dynamic response speed and quality are similar to other control systems in the literature. The DC-link balance control achieved is specially interesting. Furthermore, steady-state error is cancelled due to the robustness of the controller, even though significant deviation of different system parameters are present. The use of Gain-Scheduling in combination with LQR is effective, allowing the calculation of regulators with different control strategies. Good agreement between simulations and experimental results has been found. This result validates simulation models and the design method for the controller, based on simulations.
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Alepuz, Menéndez Salvador Simón. "Aportación al control del convertidor CC/CA de tres niveles." Doctoral thesis, Universitat Politècnica de Catalunya, 2004. http://hdl.handle.net/10803/6330.
Full textAbstract:
La presente tesis estudia, propone y realiza sus principales aportaciones en el campo del control para el convertidor CC/CA de tres niveles, sobre la topología denominada Neutral-Point-Clamped, aunque se puede extender a otras topologías y/o número de niveles. Se presenta una metodología de modelado que emplea funciones de conmutación de fase, el operador de promediado y la transformación D-Q, tal que los modelos obtenidos en el dominio D-Q contienen una información completa sobre la dinámica del sistema. La estrategia de conmutación se puede entender como una extensión de la estrategia PWM senoidal de dos a tres niveles. Esta estrategia es simple y no realiza el control de ninguna de las variables del sistema. En esta tesis, el controlador se encarga de regular todas las variables del sistema, incluido el equilibrio del bus de continua. Este es un enfoque diferente del convencional, donde el equilibrio del bus de continua se consigue mediante la elección adecuada de los estados redundantes del convertidor en la estrategia de conmutación, mientras que el resto de variables se regulan a través del controlador. Para la realización del controlador, se propone la técnica de control lineal multivariable LQR (Linear Quadratic Regulator), complementada con la técnica de control no lineal adaptativo denominada programación de ganancia (Gain Scheduling). Se presenta, además, una metodología de cálculo del controlador. Este control es versátil, abierto y adaptable. En cualquier caso, el controlador se puede adaptar a las necesidades concretas de cada aplicación. El cálculo del controlador se realiza mediante simulación con MatLab-Simulink. Los modelos matemáticos que emplean las funciones de conmutación del convertidor son aquellos que ofrecen un mejor compromiso entre velocidad de simulación y precisión. Para validar el control propuesto, se ha diseñado y construido un equipo experimental donde el controlador se ha mostrado aplicable, útil y eficaz en la regulación de las distintas cargas y aplicaciones experimentadas, incluso con carga no lineal, bajo diferentes condiciones de trabajo y variables a controlar, tanto en régimen permanente como en procesos transitorios. La rapidez y calidad de la respuesta transitoria es comparable a la de otros sistemas de control publicados. Es especialmente interesante el excelente control conseguido del equilibrio del bus de continua. Además, la robustez del control permite cancelar el error estacionario aunque diferentes parámetros del sistema presenten desviaciones significativas respecto los valores esperados. El uso de la programación de ganancia junto con la técnica LQR se ha mostrado muy efectivo, puesto que permite realizar diferentes tipos de control. Se ha comprobado la congruencia entre simulaciones y resultados experimentales obtenidos, lo que valida los modelos de simulación empleados y el proceso de diseño del controlador mediante simulación.This dissertation study, propose and carry out the main contributions in the field of three-level inverter control, using the topology Neutral-Point-Clamped, although results can be extended to other topologies and/or number of levels. A procedure for modelling is presented, based on line-switching functions, moving average operator and D-Q transformation. Then, the obtained models in D-Q frame contain complete information about system dynamics. Switching strategy is simple and can be considered as an extension of two-level sinusoidal PWM to three level. The system variables are not controlled by the switching strategy. In this work, all the system variables are controlled by the regulator, including DC-link balance. This control approach is different than the conventional one, where DC-link balance is achieved by means of a proper selection of redundant states in the switching strategy, and the other variables are controlled by the regulator. The regulator is based on the multivariable linear control technique LQR (Linear Quadratic Regulator), in combination with the non-linear adaptive control technique Gain Scheduling. Moreover, a methodology for the calculation of the controller is presented. This controller is versatile, open and adaptable. However, the controller can be built depending on the concrete specifications of each application. The controller is calculated by means of simulation using MatLab-Simulink. The mathematical models based on the switching functions of the converter give the best trade-off between simulation speed and precision. In order to validate the proposed controller, an experimental prototype has been designed and implemented. Experimental results show that the controller is useful and effective for the regulation of different loads and applications, even with non-linear loads, different operation points and variables to control, in steady-state and transitory operation. Dynamic response speed and quality are similar to other control systems in the literature. The DC-link balance control achieved is specially interesting. Furthermore, steady-state error is cancelled due to the robustness of the controller, even though significant deviation of different system parameters are present. The use of Gain-Scheduling in combination with LQR is effective, allowing the calculation of regulators with different control strategies. Good agreement between simulations and experimental results has been found. This result validates simulation models and the design method for the controller, based on simulations.
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Souza, Junior Rodolfo Renato de. "Modelo de IGBT para um conversor CC-CC de 1000A usado em controle de motores de tração de locomotivas diesel-elétricas." Universidade Tecnológica Federal do Paraná, 2017. http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/2854.
Full textAbstract:
O presente trabalho tem por objetivo o desenvolvimento de um modelo analógico dinâmico do IGBT 2MBI1200U4G-170 para simulação SPICE para a análise de tempos de comutação, perdas e corrente de carga. Este desenvolvimento foi motivado pelo fato de não se dispor de modelos prontos para IGBT para faixas de tensão e corrente na ordem de kV e kA, destinado ao projeto de um conversor CC para controle de motores de tração em locomotivas diesel-elétricas. Como parte do processo se fez uma tentativa de modificação do modelo padrão de IGBT da plataforma Cadence Orcad 16.5, baseada nos trabalho de Hefner, considerada uma forma de modelo físico. Verificou-se que o correto levantamento dos dados para o modelo físico não seria compensatório frente às análises desejadas, o que gerou necessidade por outras formas de modelagem. Decidiu-se por um modelo analógico, obtido com dados do catálogo do componente descritos em tabelas e como fontes de tensão e corrente. Os resultados mostraram-se adequados para projeto térmico, análise de formas de onda e corrente de porta e coletor. A simulação é comparada com curvas da documentação do fabricante e com dados obtidos a partir de testes estáticos em laboratório com duas topologias. Testes foram feitos com tensão de entrada de 74V, 300V, 900V e 1000V, frequências de comutação de 200Hz, 416Hz, 1kHz e 2kHz e correntes de carga de até 1400A. A corrente de carga apresentou diferenças de até 3% com a medida em laboratório e a temperatura divergiu em até 7% com a medida no dissipador do protótipo usado.This paper presents the design report for an analog IGBT SPICE model, part number 2MBI1200U4G-170. The modeling was perceived as a interesting tool in order to analyze the switching times and losses during the development, not performed at the University, of a chopper DC-DC converter used for current control of traction motors of diesel-electric locomotives. The main motivational factor was that an practical and quick approach was wanted and none standard model was found for the intended IGBT part number. As part of the process, an attempt to modify the standard SPICE model of the Cadence Orcad 16.5, which is a physics model based on Hefner works, was made. It was verified that the correct data collecting for the standard model would not be compensatory, so other modeling techniques were needed. It was decided an analog modeling would be used. The modeling achieved uses no more than the information found on the component datasheet described in tables format, voltage and current sources. The validation was done in two different topologies with load currents up to 1400A, switching frequencies of 200Hz, 416Hz, 1kHz and 2kHz and input voltages of 74V, 300V, 900V and 1000V . Comparatives were done with the vendor catalog and laboratory data. The model is satisfactory for heat, collector and gate currents analysis. The simulation current and temperature results showed differences up to 3% and 7%, respectively, when compared to laboratories measurements.
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Martins, Alex de Sá. "Análise e projeto do conversor fonte-y para uso em sistemas de geração de energia fotovoltaica de baixa tensão." Universidade Estadual Paulista (UNESP), 2017. http://hdl.handle.net/11449/152334.
Full textAbstract:
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ANÁLISE E PROJETO DO CONVERSOR FONTE-Y PARA USO....pdf: 2723184 bytes, checksum: 9e77f24832992941e605e87a84c25d1a (MD5)Approved for entry into archive by Maria Marlene Zaniboni null (zaniboni@bauru.unesp.br) on 2017-12-18T12:51:16Z (GMT) No. of bitstreams: 1 martins_as_me_bauru.pdf: 2723184 bytes, checksum: 9e77f24832992941e605e87a84c25d1a (MD5)
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Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)
Este trabalho aborda o estudo de topologia de conversor de energia baseada no uso de configuração de rede de impedância denominada fonte-Y, com o objetivo de ser aplicado em sistemas de geração distribuída de energia, em redes de baixa tensão. Em sistemas de geração distribuída de energia usualmente se faz necessária a existência de um estágio elevador de tensão e um estágio inversor, ambos controlados para produzir tensão e/ou corrente senoidal com mesma frequência, amplitude e fase da rede elétrica. Nesse sentido, este trabalho propõe a aplicação do conversor fonte- Y entre a geração e a conexão com e rede elétrica, de forma que as ações de conversão relacionadas com a elevação (CC-CC) e inversão (CC-CA) sejam efetuadas de forma integrada por uma única estrutura, contribuindo com a possibilidade de melhoria no rendimento global devido à minimização de estágios de conversão em cascata. Inicialmente, é efetuado um levantamento bibliográfico relacionando as principais topologias de conversores utilizando redes de impedância com indutores acoplados, considerando os aspectos operacionais, arranjo de impedância e ganho estático idealizado, desprezando perdas entre tensão de entrada e tensão máxima de saída obtida. Segue-se o estudo da operação de conversor CCCC empregando rede de impedância do tipo Y, definição das equações que regem o comportamento no tempo das tensões e correntes nos capacitores e indutores. É feita uma avaliação comparativa do ganho estático de tensão obtido e dos esforços nos semicondutores em função das variáveis de controle de projeto e operação disponíveis. Prossegue-se com o estudo da operação do conversor CC-CA empregando rede de impedância do tipo Y, considerando extensão das expressões encontradas para a operação como conversor CC-CC. Por fim, simulações computacionais foram desenvolvidas no ambiente PSIM contemplando o emprego dos circuitos e estratégias de modulação relacionadas com aplicações do conversor fonte- Y, em operação CC-CC e operação CC-CA visando a integração em sistemas de geração de energia, para demonstrar as vantagens e desvantagens do uso dessa topologia.
This paper deals with the study of energy converter topology based on the use of impedance network configuration called Y-source, with the objective of being applied in photovoltaic energy cogeneration systems in low voltage grids. In photovoltaic energy generation systems, it is usually necessary to have a voltage boost stage and an inverter stage, both controlled to produce voltage and / or sine current with the same frequency, amplitude and phase of the power grid. In this sense, this work proposes the application of the Y-source converter between the photovoltaic generation and the connection with the electric grid, so that the conversion actions related to elevation (DC-DC) and inversion (DC-AC) in a way integrated by a single structure, contributing to the possibility of improvement in the overall yield due to the minimization of cascade conversion stages. Initially a bibliographical survey was performed relating the main inverter topologies using impedance networks with coupled inductors considering the operational aspects, impedance arrangement and ideal static gain between the input voltage and the maximum output obtained. ext, the study of the DC-DC converter operation using the Y-type impedance network, definition of the equations governing the time behavior of the voltages and currents in the capacitors and inductors, is presented. It is also done the comparative evaluation of the static voltage gain obtained and the stresses in the semiconductors according to the available control and design control variables. Study of the operation of the DC-AC converter employing type Y impedance network, considering the extension of the expressions found for the operation as DC-DC converter. Finally, computational simulations were developed in the PSIM environment, considering the use of circuits and modulation strategies related to Y-source converter applications, in DC-DC operation and DC-AC operation for integration into power cogeneration systems, to demonstrate advantages and disadvantages of using this topology.
134173/2017-1
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Hirth, Marcos Paulo. "Conversor CA-CC monofásico de estágio único empregando o conversor SEPIC com interruptores do lado CA." Universidade Tecnológica Federal do Paraná, 2015. http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/2401.
Full textAbstract:
Este trabalho apresenta a análise de uma fonte de alimentação monofásica, de estágio único, baseada no conversor SEPIC isolado com interruptores no lado CA. O conversor SEPIC com interruptores no lado CA traz algumas vantagens em relação à topologia convencional, por haver um número menor de semicondutores no caminho da corrente em um período de comutação. Logo, espera-se um acréscimo no rendimento geral. A corrente de entrada é aproximadamente senoidal sem o uso de uma malha de controle de corrente, pelo fato de este conversor operar no Modo de condução descontínuo. Como desvantagens, destaca-se uma restrição na escolha da relação de transformação, a qual implica em valores máximos de corrente no secundário elevados quando o conversor opera como abaixador de tensão. A análise teórica, a metodologia de projeto e os resultados experimentais são apresentados para um conversor de 300W. O conversor foi projetado para uma tensão de entrada de 127V, uma tensão de saída de 200V e a frequência de comutação de 50kHz.This work presents the analysis of a single-phase single-stage switched-mode power supply based on a SEPIC converter with AC-side switches. The SEPIC converter with AC-side switches has the benefit of having fewer semiconductors in conduction during a switching period when compared with the traditional topology. Thus, the overall efficiency is expected to increase. The input current is nearly sinusoidal without the use of a current loop control since the converter is operating in discontinuous conduction mode. A system disadvantage is related to the constraint in the choice of transformer turns, which leads to high current values in the secondary-side for lower output voltage specifications. The theoretical analysis, a design methodology and experimental results from a 300 W converter are presented. The converter was designed for a 127 V of input voltage, 200 V output voltage and switching frequency 50 kHz.
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Hansen, Jacson. "Modelagem e controle de um reator eletrônico para lâmpadas HPS baseado na conexão diferencial de conversores CC." Universidade Federal de Santa Maria, 2012. http://repositorio.ufsm.br/handle/1/8502.
Full textAbstract:
Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível SuperiorThis paper presents the development of an electronic ballast for high intensity discharge lamps, using the differential connection technique applied to Flyback converters. The power factor correction stage was implemented by a Buck-Boost converter operating in discontinuous conduction mode. Subsequently, the integrating converters technique was used to simplify the power circuit, making the power factor correction stage and Flyback converters share the same active switches. The proposed circuit was dynamically modeled, in order to obtain the mathematical parameters that govern the behavior of the ballast, obtaining the differential equations relating the voltage and current in the lamp, due to the variation of both the input voltage as the duty cycle. Digital control of the output current provided the use of a low cost microcontroller, the compensating system was designed in discrete time from the use of an integrator and a low frequency bandwidth. For effective control of lamp power, an external loop that regulates the circuit current reference was implemented. The practical implementation of the electronic ballast was performed, in order to verify the proposed control performance.
Este trabalho apresenta o desenvolvimento de um reator eletrônico para alimentar lâmpadas de descarga em alta pressão, utilizando a técnica de conexão diferencial aplicada aos conversores Flyback. A etapa de correção de fator de potencia foi implementada através de um conversor Buck-Boost operando em modo de condução descontinuo. Posteriormente, foi utilizada a técnica de integração de conversores para simplificar o circuito de potência, fazendo com que a etapa de correção do fator de potencia e os conversores Flyback compartilhassem os mesmos interruptores ativos. O circuito proposto foi modelado dinamicamente a fim de obter os parâmetros matemáticos que regem o comportamento do reator, obtendo as equações diferenciais referentes à tensão e corrente na lâmpada, em função da variação, tanto da tensão de entrada como da razão cíclica. O controle digital da corrente de saída proporcionou a utilização de um dispositivo microcontrolado de baixo custo, sendo o compensador do sistema projetado em tempo discreto a partir da utilização de um integrador e uma banda passante de baixa frequência. Para o efetivo controle da potência na lâmpada foi adicionada uma malha externa que regula a referência de corrente do circuito. Foi realizada a implementação prática do reator eletrônico a fim de verificar a performance do controle proposto.
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Oberto, Victor Paula. "Contribuição às estratégias de controle para sistemas distribuídos de potência." Universidade Federal de Santa Maria, 2013. http://repositorio.ufsm.br/handle/1/8550.
Full textAbstract:
Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível SuperiorA distributed power supply composed of multiple DC-DC converters connected in parallel offers several advantages in comparison to a centralized solution. Among these benefits are the following: redundancy, system modularity, increased reliability, improved thermal ow on the system and reduction in the physical size of the units. Its main purpose is to evenly share the output current between the converters. In practice, this specification is rarely achieved without the use of a specific control strategy for sharing, since each converter produces output dependent on the tolerances of the components and the line impedance that connects the unit to the load bus. This imbalance in the shared current can cause excessive stress on the units operating outside of their specifications, increasing their chances of failure. Also, it is desirable that any points of failure are minimized or eliminated by adopting a decentralized control strategy, minimizing connections between units. In this work, the generalized model of output current for a i -th converter from a source with n converters connected in parallel is obtained. To obtain this model, each converter present in the system is modeled as a controlled voltage source, connected to the load bus through an individual line resistance. As the main contribution, two strategies to control current sharing between converters are proposed, based on parallelism without communication between modules, specifically the droop control. To validate the design, the simulation results for a power supply containing three converters in parallel applied to a LED street lamp fixture are shown and analyzed. At the end of this document, the conclusions and suggestions for future work involving the subject are developed.
Uma fonte distribuída de potência composta por vários conversores CC-CC conectados em paralelo oferece diversas vantagens em comparação a uma solução centralizada. Entre esses benefícios, destacam-se os seguintes: redund^ancia, modularidade do sistema, aumento da confiabilidade, melhoria no uxo térmico do sistema e redução no tamanho físico das unidades. Seu principal objetivo é compartilhar uniformemente a corrente de saída entre os conversores. Na prática, esta especificação é raramente atingida sem o emprego de uma estratégia de controle específica para o compartilhamento, visto que cada conversor produz saída dependente das tolerâncias de seus componentes e da impedância de linha que o conecta ao barramento de carga. Este desequilíbrio nas correntes compartilhadas pode ocasionar estresse excessivo nas unidades operando fora de suas especificações, aumentando suas chances de falha. Ainda, é desejável que quaisquer pontos de falha sejam minimizados ou eliminados através da adoção de uma estratégia de controle descentralizada, minimizando conexões entre os conversores. Neste trabalho, o modelo generalizado de corrente para um i -ésimo conversor constituinte de uma fonte com n conversores conectados em paralelo é obtido. Para obtenção deste modelo, modelou-se cada conversor presente no sistema como uma fonte de tens~ao controlada, conectado ao barramento de carga através de uma resistência de linha individual. Como principal contribuição, são apresentadas duas estratégias de controle para compartilhamento de corrente entre conversores, baseados no paralelismo sem comunicação entre módulos, mais especificamente o controle por decaimento. Para validar o projeto, são mostrados e analisados os resultados de simulação para uma fonte de potência contendo três conversores em paralelo aplicados a uma lâmpada de LEDs para iluminação pública. No final deste documento, as conclusões e sugestões para futuros trabalhos envolvendo o tema são elaboradas.
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Silva, Felipe Simoes Freitas e. "INVERSOR BIDIRECIONAL PARA CONTROLE DE FLUXO DE POTENCIA EM MINIRREDES COM GERACAO DISTRIBUIDA." Universidade Federal do Maranhão, 2014. http://tedebc.ufma.br:8080/jspui/handle/tede/520.
Full textAbstract:
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Previous issue date: 2014-04-25Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico
This work presents the study, modelling and assembling of a three-phase bidirectional DCAC converter suitable for operating as an interface between an energy storage system based on a battery bank and an isolated microgrid. The converter consists of two stages: a DC-DC stage implemented with a bidirectional half-bridge converter that operates on buck or boost mode (during charge or discharge of the ESS, respectively), and a DC-AC full-bridge three-phase bidirectional inverter. The two stages are connected through a DC link, which also works as a power-decoupling element. Isolation from the microgrid is obtained with a :-Y low frequency transformer. A control strategy is proposed where the DC-DC stage regulates the DC link voltage level while the DC-AC controls the three-phase output voltage and frequency, therefore acting as a grid-forming converter (GFC). A 15kW prototype was successfully built and tested in different situations. Simulation and experimental results are shown.
Esta dissertação apresenta o estudo, modelagem e montagem de um conversor bidirecional CC-CA trifásico de múltiplos estágios, projetado para operar como interface entre um sistema de armazenamento e uma minirrede isolada. O conversor consiste de dois estágios de conversão: um estágio de conversão CC-CC, implementado com um conversor buck-boost de meia ponte, que opera em modo buck ou boost (durante o carga ou descarga do sistema de armazenamento, respectivamente), e um estágio de conversão CC-CA composto por um conversor CC-CA trifásico. Os dois estágios são conectados por um elo CC, que funciona como um elemento de desacoplamento de potência. Isolação galvânica é obtida através de um transformador de baixa frequência. Uma estratégia de controle é utilizada na qual o estágio CC-CC controla a tensão do elo CC enquanto o estágio CC-CA controla a tensão e a frequência da minirrede, atuando, portanto, como um conversor formador de rede (CFR). Um protótipo foi montado e testado em diferentes situações. Resultados de simulação e de testes de bancada são mostrados.
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Kirsten, André Luís. "Metodologia de projeto do conversor dab aplicado a transformadores de estado sólido." Universidade Federal de Santa Maria, 2014. http://repositorio.ufsm.br/handle/1/3685.
Full textAbstract:
Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível SuperiorThis thesis presents a design methodology for the dual active bridge converter, that includes the influence of the nominal phase-shift angle in the behavior of the DAB converter for entire power and voltage ranges. The analysis presented focus on two important performance parameters of the DAB converter: the nonactive power and the limits of ZVS operation. The study of these two parameters results in a prior knowledge of the qualitative characteristics of the conduction and switching losses, respectively. Using this knowledge it is possible to optimize the converter operation considering the priorities of application performance. The experimental results were performed for three different projects nominal angles and three different input voltages for the whole load range, and they prove the feasibility of the proposed analysis. The analyse of the limit ZVS area took into account the switches intrinsic capacitances, and the dead time between the complementary switches. The DAB converter placed at a three-stage structure applied to solid state transformer, has voltage ripple at low frequency in their bus voltages because of the connection into the distribution network. Thus, it becomes possible to apply a low frequency burst mode modulation, without needing to oversize the bus capacitors. Three burst mode modulations are evaluated in simulation. The modulation which performed better results in simulation was implemented in practice, and the experimental results showed significant improvement in the converter´s efficiency when it is operating in light loads. Finally, a discussion of the parameters to be evaluated for the DAB converter´s design is proposed.
Esta tese de doutorado apresenta uma metodologia de projeto do conversor DAB, a qual inclui a influência do ângulo nominal de defasagem no comportamento do conversor DAB para toda faixa de potência e de tensão. Além disso, as análises focam em dois importantes parâmetros de desempenho do conversor DAB: a potência não ativa e os limites de operação com ZVS. O estudo destes dois parâmetros resulta em um conhecimento prévio das características qualitativas das perdas de condução e comutação, respectivamente. Através deste conhecimento é possível otimizar a operação do conversor considerando as prioridades de desempenho da aplicação. Os resultados experimentais, que comprovam as análises referentes à potência não ativa e aos limites de operação com ZVS, são realizados para três diferentes projetos de ângulos nominais e três diferentes tensões de entrada, para toda faixa de operação de carga. O estudo dos pontos de perda de ZVS considerou as capacitâncias intrínsecas dos interruptores e o tempo morto entre os interruptores complementares. O conversor DAB funcionando em uma estrutura de três estágios, aplicado a transformadores de estado sólido, apresenta ondulação de tensão em baixa frequência em seus barramentos, provinente da conexão da estrutura na rede de distribuição. Deste modo, torna-se possível a aplicação de modulações de baixa frequência do tipo burst, sem a necessidade de sobredimensionamento dos capacitores. Três modulações são realizadas e avaliadas em simulação. A modulação que apresentou melhores resultados em simulação foi implementada na prática, e os resultados experimentais mostraram melhora significativa da eficiência do conversor em baixas cargas. Por fim, uma discussão sobre as considerações a serem avaliadas nos parâmetros de projeto do conversor DAB é proposta.
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Cacau, Ronny Glauber de Almeida. "Inverter five levels based on switching cell multi-state type T." Universidade Federal do CearÃ, 2014. http://www.teses.ufc.br/tde_busca/arquivo.php?codArquivo=14584.
Full textAbstract:
Conselho Nacional de Desenvolvimento CientÃfico e TecnolÃgicoEste trabalho apresenta o estudo, projeto e implementaÃÃo de um inversor multinÃvel monofÃsico baseado na cÃlula de comutaÃÃo de mÃltiplos estados tipo T (5L-CCME-T2) para aplicaÃÃes em baixa tensÃo e elevadas correntes. A topologia proposta visa estender a aplicaÃÃo da cÃlula de comutaÃÃo de mÃltiplos estados (CCME) para a estrutura do conversor de trÃs nÃveis tipo T, proporcionando cinco nÃveis na tensÃo de saÃda antes do filtro e, consequentemente, uma reduÃÃo do conteÃdo harmÃnico e maior qualidade da tensÃo de saÃda. Outra caracterÃstica desta topologia à a distribuiÃÃo uniforme da corrente total de saÃda entre os semicondutores do conversor, proporcionando menores perdas por conduÃÃo e elevado rendimento. AlÃm disso, à possÃvel reduzir o peso e volume dos magnÃticos, uma vez que a frequÃncia de operaÃÃo dos elementos reativos à o dobro da frequÃncia de comutaÃÃo dos interruptores. Um estudo teÃrico com anÃlise qualitativa e quantitativa do inversor proposto e metodologia de projeto foi realizado. A estratÃgia de controle implementada tem como objetivo o controle da tensÃo de saÃda e das tensÃes do barramento CC. A tÃcnica de modulaÃÃo empregada à a convencional modulaÃÃo por largura de pulso senoidal (SPWM). A validaÃÃo da topologia à realizada atravÃs dos resultados de simulaÃÃo e experimentais de um protÃtipo desenvolvido para uma potÃncia de saÃda de 5 kW.
This work presents the study, design and implementation of a multilevel converter based on T - type multi - state switching cell (5L - MSSC - T 2 ) for applications in low voltages and high currents. The proposed topology aims to extend the application of the multi - state switching cell (MSSC) to the structure of the three - level T - type converter, providing five levels in the output voltage before the filter and, consequently, a reduction of the harmonic content and higher output vol tage quality. Another feature of this topology is the uniform distribution of the total output current between the semiconductors of the converter, providing lower conduction losses and high efficiency. Furthermore , it is possible to reduce the weight and volume of magnetics, since the operating frequency of reactive elements is twice the switching frequency of the switches. A theoretical study with qualitative and quantitative analysis of the proposed inverter and the design methodology was performed . The control strategy implemented aims to control the output voltage and the DC bus voltages. The employed modulation technique is the conventional sinusoidal pulse width modulation (SPWM) . The validation of the topology is verified through simulation and exper imental results of a developed prototype for an output power of 5 kW
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Camponogara, Douglas. "Análise e projeto de uma topologia de dois estágios otimizada aplicada à iluminação pública com leds." Universidade Federal de Santa Maria, 2012. http://repositorio.ufsm.br/handle/1/8508.
Full textAbstract:
Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível SuperiorThis work presents the analysis and implementation of a connection between two power converters, applied to street lighting with LEDs. This connection is called optimized cascade. The main idea of this connection is the reduction of the processed energy by the second converter, increasing this way the system efficiency. Besides that, the electrolytic capacitor is eliminated, aiming the life-span increase of the converter. To do that, the capacitance is reduced, causing a low frequency ripple, which is compensated by the second converter. This way, it is possible to unify high eficiency with long life-span on this converter. Such characteristics are considered fundamentals on LED driver. To prove the idea, two prototypes were built, one based on feedback control scheme and the other on a feedback plus feedforward control scheme. Both had shown good results, however the feedback plus feedforward controller proved to be more effiective on the active compensation of the low frequency ripple. In the end, a comparison between the two most used topologies on LED driver with the optimized cascade was performed. The results had shown a possible application range, advantages e limitations of this idea.
Este trabalho apresenta a análise e implementação de uma conexão entre dois conversores de potência, com aplicação para iluminação pública com LEDs. Essa conexão foi chamada de cascata otimizada. A principal ideia dessa conexãoo é a minimização da energia processada pelo segundo conversor, aumentando assim a eficiência do sistema. Além disso, o capacitor eletrolítico é eliminado desta topologia com o intuito de aumentar a vida útil do sistema. Para tal, a capacitância é reduzida, sendo a ondulação de baixa frequência, proveniente de tal redução, compensada ativamente pelo segundo conversor. Com isso, é possível unir alta eficiência e durabilidade, características consideradas fundamentais em um driver para LEDs. Para provar a ideia, dois protótipos foram desenvolvidos, um baseado em controle feedback e o outro baseado na união de um controle feedback com feedforward. Ambos mostraram bons resultados, o entanto o controle feedback mais o feedforward mostrou-se mais eficaz na compensação ativa da ondulação de barramento. Por fim, uma comparação entre as duas topologias mais utilizadas em drivers para LED e a cascata otimizada foi realizada. Os resultados obtidos mostraram sua possível faixa de aplicação, bem como vantagens e limitações.
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Ewerling, Marcos Vinícius Mosconi. "Conversor CA-CC bridgeless monofásico de estágio único com PFC baseado no conversor SEPIC operando no modo de condução contínuo." Universidade Tecnológica Federal do Paraná, 2017. http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/3022.
Full textAbstract:
Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)Neste trabalho é apresentado a análise de um conversor CA-CC Bridgeless monofásico de estágio único com correção de Fator de Potência, baseado no conversor SEPIC isolado com os interruptores do lado CA. Para que o conversor exerça a técnica de correção de fator de potência, pelo fato de estar operando no modo de condução contínuo (MCC), é necessário controlar a corrente de entrada. Sendo assim, o sistema de controle, comparado caso o conversor operasse no modo de condução descontínuo (MCD), fica mais complexo, resultando em uma desvantagem para operação em MCC. Porém, quando se trata de rendimento, como os níveis de pico de corrente são menores operando em MCC, se espera obter um rendimento mais elevado. Além disso, com os interruptores do lado CA o conversor apresenta um número menor de semicondutores no caminho da corrente durante um período de comutação, comparado com a topologia convencional, sendo mais um ponto positivo se tratando do rendimento do conversor. São apresentadas as etapas de operação do conversor, as formas de onda ideais, tanto em alta frequência quanto em baixa frequência, a análise matemática contendo as principais equações que regem o funcionamento do conversor e a simulação numérica comprovando a análise desenvolvida. O conversor foi projetado para uma tensão de entrada de 127V com tensão de saída igual a 200V, operando com uma frequência de comutação igual a 50kHz e uma potência entregue a carga igual a 300W.
In this paper is presented the analysis of a single-phase bridgeless AC-DC converter with a single-stage of power factor correction, based on an isolated SEPIC converter with AC-side switches. Wherefore the converter carry out the power factor correction technic, by the act of operating in the continuous conduction mode (CCM), it’s essential to control the input current. Therefore, the control system, compared to the converter operating in the discontinuous conduction mode (DCM), become more complex, resulting on a disadvantage for the CCM. Nevertheless, when it’s come to efficiency, how the levels of peak current are smaller operating in CCM, it is expected to obtain a higher efficiency. Besides that, with the AC-side switches the converter presents a smaller number of semiconductors on the current path during a switching period, compared with the conventional topology, become one more positive advantage for the converter efficiency. Are presented the operation stages of the converter, waveforms, for high frequency as well as mains frequency, the numeric analysis possessing the leading equations for the converter operations and the numeric simulation proving the developed analysis. The converter was designed for a 127V input voltage, with a 200V output voltage, operating with a switching frequency of 50kHz, and a 300W rated output power.
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Scortegagna, Renato Gregolon. "Conversor elevador de tensão flyback intercalado aplicado à conexão entre fontes de energias renováveis e um microgrid CC." Universidade Tecnológica Federal do Paraná, 2015. http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/1517.
Full textAbstract:
Com o crescente aumento da demanda de energia elétrica em nível mundial, há também um crescimento dos desafios de integrar diferentes formas de geração de energia com os microgrids CC. As fontes de geração distribuída constituídas de fontes renováveis tais como solar, pequenas centrais eólicas, células de combustível, entre outras, normalmente produzem baixas tensões elétricas, cabendo a um conversor propiciar o ganho de tensão que possibilite `a sua conexão com o sistema. Neste trabalho, é apresentado o estudo do conversor flyback intercalado com foco na análise matemática e na implementação do indutor acoplado flyback visando a diminuição de perdas. Inicialmente, é feita uma revisão dos conversores CC−CC que possuem características de aplicação similares à proposta desse trabalho. A partir da revisão, são apresentadas as vantagens e desvantagens da utilização de conversores isolados e as suas limitações quanto à potência e aos modos de operação. Uma análise detalhada utilizando o método do transformador PWM é realizada para a determinação do ganho de tensão e do rendimento do conversor flyback intercalado operando no modo de condução descontínua. Os procedimentos de projeto do indutor acoplado e dos componentes do circuito eletrônico são apresentados e detalhados. Os circuitos snubbers regenerativo e dissipativo (RCD) são projetados e implementados para a comparação dos resultados. Um conversor flyback intercalado com potencia nominal de 500Wfoi simulado e implementado, sendo que resultados de simulação e experimentais são apresentados, comparados e discutidos. Ao final do trabalho, um mainframe CC é proposto e simulado, fazendo a integração e o controle de dois conversores CC−CC operando em paralelo.The power demand worldwide is increasing and there is also a growing challenges of integrating different ways of power generation with the DC microgrids. The sources of distributed generation formed by renewable sources such as solar, small wind power plants, fuel cells, among others, usually produce low voltages, leaving the converter provide the voltage gain that enables to their connection to the system. This work presents the study of interleaved flyback converter with focus on mathematical analysis and implementation of the flyback coupled inductor in order to minimize losses. Initially, it made a review of DC-DC converters that have similar application characteristics to the proposal of this work. From the review, the advantages and disadvantages of using isolated converters and their limitations on the power and operating modes are presented. A detailed analysis using the PWM transformer method is performed for determining the voltage gain and the interleaved flyback converter efficiency operating in discontinuous conduction mode. Coupled inductor design procedures and electronic circuit components are presented and detailed. The regenerative and dissipative (RCD) snubbers circuits are designed and implemented to compare the results. A interleaved flyback converter with nominal power of 500 W was simulated and implemented, and simulation and experimental results are presented, compared and discussed. At the end of the work, a DC mainframe is proposed and simulated, making the integration and control of two DC-DC converters operating in parallel.
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Alvarenga, Marcos Balduino de 1967. "Estratégia de modulação PWM aplicada em conversores multiníveis tipo cascata simétrica para o balanceamento das tensões nos barramentos CC e minimização das comutações." [s.n.], 2013. http://repositorio.unicamp.br/jspui/handle/REPOSIP/260864.
Full textAbstract:
Orientador: José Antenor PomilioTese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação
Made available in DSpace on 2018-08-23T00:46:30Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Alvarenga_MarcosBalduinode_D.pdf: 18917931 bytes, checksum: a0630621c255135a8bf5fd49974daea6 (MD5) Previous issue date: 2013
Resumo: Esta tese apresenta contribuições para o emprego de inversor multinível em cascata simétrica como filtro ativo de potência. O balanceamento das tensões nos barramentos CC é feito a partir de informação de um único bit obtido em cada módulo do conversor. O balanceamento é realizado através da postergação ou da supressão dos pulsos e, também, pela organização da ordem de acionamento das chaves semicondutoras de potência. A estratégia de modulação desenvolvida permite também a equalização dos pulsos de chaveamento entre os diversos módulos do inversor e suprime um porcentual de comutações redundantes ou irrelevantes, minimizando as perdas do conversor. Toma-se como parâmetro de qualidade a distorção harmônica decorrente de tais procedimentos. A técnica desenvolvida viabiliza a inserção de células em redundância, o que aumenta a confiabilidade da operação, favorecendo sua aplicação em filtros ativos de potência e dispositivos de condicionamento aplicados em redes de energia elétrica. O controle da corrente do filtro ativo e o controle das tensões nos barramentos CC são executados por dois controladores independentes, cujos projetos são detalhados e equacionados. A estratégia foi avaliada em um protótipo experimental de baixa tensão, constituído de um conversor multinível composto por quatro células simétricas, sendo uma em redundância, comandadas por um microcontrolador. Foram realizadas, também, simulações, considerando um alimentador de distribuição com 22,5 MVA e 13,8 kV. Nas análises dos resultados, são considerados os valores estabelecidos por normas relativas ao limite de harmônicas de corrente
Abstract: The present thesis shows contributions to the use of symmetrical cascaded multilevel inverter as active power filter. The balancing of the voltages on the DC bus is made from a single bit of information obtained in each converter module. Balancing is performed by postponement or suppression pulses and also for organizing the order of activation of the power semiconductor switches. The modulation strategy developed also allows the equalization of switching pulses between different inverter modules and removes a percentage of redundant or irrelevant switching, minimizing the losses of the converter. Taken as the quality parameter was the harmonic distortion resulting from such procedures. The technique developed enables the insertion of cells in redundancy, which increases reliability of the operation, in favor of their use in active power filters and conditioning devices used in power grids. The current control of active filter and control voltages in DC buses are performed by two independent controllers, whose projects are detailed and calculated. The strategy was evaluated in an experimental prototype low-voltage, consisting of a multilevel converter composed of four symmetrical cells, one redundancy, controlled by a microcontroller. It was also performed simulations considering a distribution feeder with 22.5 MVA and 13.8 kV. In the analysis of the results it was taken into account established values by standards for harmonic current limit
Doutorado
Energia Eletrica
Doutor em Engenharia Elétrica
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Ferreira, Rodrigo Arruda Felício. "Controle de microrredes CC baseado em droop adaptativo de tensão – simulação em tempo real com control-hardware-in-loop." Universidade Federal de Juiz de Fora (UFJF), 2015. https://repositorio.ufjf.br/jspui/handle/ufjf/4173.
Full textAbstract:
Submitted by Renata Lopes (renatasil82@gmail.com) on 2017-04-25T15:30:19Z
No. of bitstreams: 1
rodrigoarrudafelicioferreira.pdf: 7303630 bytes, checksum: 971316c74f1313f54e1c09c837c93e74 (MD5)Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2017-04-26T12:05:46Z (GMT) No. of bitstreams: 1 rodrigoarrudafelicioferreira.pdf: 7303630 bytes, checksum: 971316c74f1313f54e1c09c837c93e74 (MD5)
Made available in DSpace on 2017-04-26T12:05:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 rodrigoarrudafelicioferreira.pdf: 7303630 bytes, checksum: 971316c74f1313f54e1c09c837c93e74 (MD5) Previous issue date: 2015-03-13
CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior
Este trabalho apresenta um estudo sobre alguns dos aspectos relacionados às microrredes em corrente contínua, uma alternativa para utilização de fontes renováveis de energia em sistemas de geração distribuída. Considerando que a manutenção da tensão no barramento principal das microrredes, no qual as fontes e as cargas são conectadas, é uma das questões mais importantes para a operação de modo satisfatório destes sistemas, um sistema de controle descentralizado de tensão integrando técnicas de controle por droop de tensão e de controle por modos deslizantes é proposto. Uma microrrede CC de 10 kW conectada à rede CA e composta por arranjos fotovoltaicos e bancos de baterias, dimensionada para atender uma parcela das cargas eletrônicas e de iluminação do Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia – Campus Juiz de Fora, é modelada e simulada em tempo real utilizando o conceito de simulação CHIL. Resultados experimentais utilizando controladores externos como dispositivos em teste são utilizados para analisar o comportamento do sistema em diferentes condições e para validação da metodologia proposta. Além disso, é apresentado um estudo das técnicas de análise de estabilidade de tensão para sistemas em corrente contínua. Por fim, é apresentada uma metodologia baseada em síntese de elementos reativos utilizando conversores estáticos para estabilização ativa de sistemas CC simplificados, contendo uma fonte e uma carga do tipo potência constante.
This work presents aspects related to DC microgrids, an alternative way of using renewable energy sources in a decentralized fashion. Whereas the maintenance of the microgrid main bus voltage, in which the sources and loads are connected, is one of the most important issues for the satisfactory operation of these systems, a novel methodology for regulating DC bus voltage integrating voltage droop control and sliding mode control techniques is proposed. A grid-connected 10 kW DC microgrid containing photovoltaic arrays and a battery bank, sized to meet a portion of electronic and lighting loads of the Federal Institute of Education, Science and Technology - Campus Juiz de Fora, is modeled and simulated in real time using the concept of CHIL simulation. Experimental results using external controllers as hardware under test are used to analyze system behavior under different conditions and to validate the proposed methodology. Furthermore, a study regarding voltage stability analysis techniques applied to DC systems is presented. Finally, a methodology based on synthesis of reactive elements using static converters for active stabilization of simplified CC systems, containing one source and one constant power load, is presented.
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Costa, Neto Antônio de Oliveira. "Análise e Desenvolvimento de um Retificador Trifásico de 12 Pulsos com Autotransformador e Conversores SEPIC Isolados." Universidade Federal de Uberlândia, 2018. http://dx.doi.org/10.14393/ufu.di.2018.179.
Full textAbstract:
CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível SuperiorCom o constante aumento de componentes eletrônicos inseridos nas diversas áreas da eletrônica na atualidade, torna-se evidente a preocupação de elevados distúrbios harmônicos de corrente na qualidade da energia. Este trabalho tem a finalidade de abordar uma das alternativas para reduzir esse problema, desenvolvendo um retificador de 12 pulsos com dois conversores CC-CC SEPIC de 500 W em cada retificador, com isolação galvânica, operando em condução contínua e com elevado fator de potência e baixa distorção harmônica na corrente de entrada do retificador. A utilização do autotransformador contribui na diminuição do peso e volume da estrutura, sendo a isolação feita no estágio intermediário de alta frequência. A conexão entre a carga e o retificador de múltiplos pulsos convencionalmente é feita a partir da utilização de transformadores especiais de interfase. Entretanto, eles possuem um projeto complexo e, ainda peso e volume consideráveis. Por isso, esses transformadores especiais são substituídos por conversores estáticos, os quais garantem o equilíbrio entre cada grupo retificador e conseguem regular a tensão de saída. Essa estrutura pode ser utilizada em diversas aplicações dentre elas, no acionamento de máquinas elétricas, em carregadores de bateria e dentro de aeronaves, exercendo funções antes comandadas por mecanismos hidráulicos, pneumáticos e mecânicos, aumentando a confiabilidade do processo. Este trabalho aborda detalhadamente o desenvolvimento de duas estratégias de controle, com o objetivo de equilibrar o processamento de potência entre cada módulo e regular a tensão de saída. Foram obtidos os resultados computacionais, e experimentais através da construção de um protótipo.
With the constant increase of electronic components inserted in the diverse areas of electronics at the present time, it becomes evident a concern of harmonic disturbances of current in the quality of the energy. This work has the purpose of addressing one of the alternatives to reduce this problem, developed a 12-pulse rectifier with two DC-DC SEPIC converters of 500 W in each rectifier, with galvanic isolation, operating in continuous conduction and with high power factor and low harmonic distortion in the rectifier input current. The use of the autotransformer contributes to the reduction of the weight and volume of the structure, being an insulation made on the intermediate stage of high frequency. The connection between a load and the multi-pulse rectifier is conventionally made from the use of special interface transformers. They include a complex design and still have considerable weight and volume. Therefore, these special transformers are replaced by the static converters, which guarantee the balance between each rectifier group and obtain regular output voltage. This structure can be used in a variety of applications, such as driving electric machines, battery chargers and aircraft, performing functions previously controlled by hydraulic, pneumatic and mechanical mechanisms, increasing the reliability of the process. This work presents in detail the development of two control strategies, with the objective of balancing the power processing between each module and regulating the output voltage. The computational and experimental results were obtained through the construction of a prototype.
Dissertação (Mestrado)
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Aguiar, Cassius Rossi de. "Estudo e análise de algoritmos de detecção de ilhamento em sistemas de geração distribuída conectados à rede de distribuição." Universidade de São Paulo, 2013. http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18153/tde-12112013-152823/.
Full textAbstract:
Este trabalho aborda a detecção da condição de ilhamento e de seus impactos em redes de distribuição e em gerações distribuídas que empregam conversores CC-CA. Na literatura são encontradas dois grupos de técnicas para este tipo de aplicação. As técnicas passivas, que identificam a condição de ilhamento através do ajuste dos limites de variação dos relés de proteção, e as técnicas ativas, que inserem um sinal de realimentação positiva de forma a tornar o sistema instável no momento da desconexão. As técnicas ativas, por apresentarem um menor tempo de detecção e simples implementação em hardware, são preferencialmente utilizadas, apesar da injeção de distúrbios no sistema de controle da geração distribuída. O estado-da-arte em termos de detecção de ilhamento consiste em desenvolver uma técnica que possua alta capacidade de detecção, porém sem injeção de distúrbios no sistema de geração distribuída quando conectado à rede de distribuição. Neste trabalho, são abordadas duas formas para a redução da injeção de distúrbios e do tempo de detecção. Em uma primeira abordagem é proposto um projeto ótimo para o algoritmo de sincronização PLL (phase-locked loop), o qual permite a redução do ganho de realimentação positiva para técnicas em frequência e, consequentemente, a redução da injeção de distúrbios. Em uma segunda abordagem é utilizada a metodologia fuzzy de forma a garantir a detecção da condição de ilhamento sem nenhuma injeção de distúrbios no sistema de controle. Resultados de simulação e experimentais, obtidos por meio de uma bancada experimental controlada por DSP, são apresentados para validar as propostas presentes nesta dissertaçãoThis thesis deals with the islanding detection and its impact on distribution networks when distributed generation systems are driven by DC-AC converters. Two groups of techniques are found in the literature. The passive techniques in which adjusting the variation limits of protective relays identify the islanding condition, and the active techniques that insert a positive feedback signal in order to make the system unstable when the contingency is on progress. The active techniques present a reduced detection time and simple hardware implementation. They are preferably used in despite of the injection of disturbances in the control system. In this thesis two ways to reduce injection of disturbances and detection time are proposed. In a first approach is shown an optimal design for the synchronization algorithm PLL (Phase-Locked Loop) which allows to reduce the positive feedback gain in frequency techniques in order to decrease the injection of disturbances. In a second approach a fuzzy methodology is used to ensure the islanding detection with the aforementioned requirements. Simulation analysis and experimental results are presented to validate the proposed approach
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Camponogara, Douglas. "Desenvolvimento de topologias com redução do processamento redundante de energia para acionamento de leds." Universidade Federal de Santa Maria, 2015. http://repositorio.ufsm.br/handle/1/3690.
Full textAbstract:
Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível SuperiorThis work presents the research and development of a connection method for static converters, called Optimized Cascade, which aims to reduce the redundant power processing in multiple stage topologies for LED driving. An initial analysis of possible solutions available on the literature is conducted, where different kinds of solutions are demonstrated, their characteristics and how they can be classified. Afterward, an analysis of the general characteristics of the optimized cascade is presented, as well as the method employed to reduce the bus capacitance value. This reduction aims to replace the electrolytic capacitor for alternative technologies, in order to increase the lifespan of the LED driver. One of the inovations of this work is the proposal of a project methodology, focusing the conversion efficiency and the capacitance reduction. Besides that, a mathematical model of the optimized cascade was derived, so as to establish the impact of the bus voltage ripple on the LED current. From this model, it has been possible to determine parameters for choosing the best operating mode for the second stage and the estimation of capacitance reduction-. Also, some controllers were analyzed to control the PC stage, on which the resonant controller has been proposed for demanding projects, regarding the capacitance value and LED current ripple. Finally, two prototypes were mounted and tested, where an efficiency of thereabout 90% was get with a power factor of 0; 99, along with total compliance with the power quality parameters and flicker. In both prototypes film capacitors were employed, contributing to enhance the lifespan of the converter, making it compatible with LED lifespan.
Este trabalho apresenta o estudo e desenvolvimento de um método de conexão de conversores, chamado Cascata Otimizada, o qual visa reduzir o processamento redundante de energia em topologias de múltiplos estágios para acionamento de LEDs. Uma análise preliminar das soluções disponíveis atualmente na literatura acadêmica é realizada, na qual são demonstrados diferentes tipos de soluções, suas características e como podem ser classificadas. Em seguida, uma análise das características gerais da cascata otimizada é apresentada, bem como o método empregado para redução da capacitância de barramento. Tal redução visa a substituição de capacitores eletrolíticos por tecnologias alternativas, com o intuito do aumento da vida útil do driver. Uma das inovações deste trabalho é a proposição uma metodologia de projeto, com foco na eficiência e na redução da capacitância. Além disso, também foi elaborado um modelo matemático, de forma a determinar o impacto da ondulação da tensão no barramento sobre a corrente nos LEDs. A partir desse modelo, foi possível estabelecer parâmetros para a escolha do melhor modo de operação para o segundo estágio e estimação da redução do capacitor de barramento. Também foram analisados diversos controladores para o segundo estágio, sendo proposto o uso do controle ressonante para projetos mais exigentes com respeito ao valor do capacitor de barramento e da ondulação na corrente de saída. Por fim, dois protótipos foram montados e testados, obtendo uma eficiência de aproximadamente 90%, fator de potência de 0;99 e total observância aos parâmetros de qualidade de energia e flicker. Em ambos os protótipos foram empregados capacitores de filme, o que contribui para elevar a vida útil do conversor, compatibilizando-a com a vida útil da carga LED.
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Pinto, Rafael Adaime. "Projeto e implementação de lâmpadas para iluminação de interiores empregando diodos emissores de luz(LEDS)." Universidade Federal de Santa Maria, 2008. http://repositorio.ufsm.br/handle/1/8458.
Full textAbstract:
Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível SuperiorThis work presents an efficient lighting system using high intensity light emitting diodes (LEDs). The goal is to develop a compact and low cost electronic circuit to drive and control the current of LEDs disposed in a single enclosure. The proposal aims energy saving, high luminous efficacy and high useful life when replacing traditional lighting systems, as dichroic, incandescent or compact fluorescent lamps by LEDs without any change in electrical system installation. Furthermore, an emergency lighting system integrated into the lamp is proposed, allowing the use of the same equipment in the daily activities, supplied by mains, and under a possible break in the electrical network. To supply the LEDs through the mains with universal input voltage and charge the battery, a Buck converter was employed. To supply the LEDs with a continuous current through the battery, a Boost converter was used. The converters operate at high frequency and control the current through the LEDs independently. The battery can be composed of three rechargeable Ni-MH batteries (1,2 V) or a Li-ion battery (3,6 V). The design attends the Brazilian standard and international standard for emergency lighting systems. To validate the proposed idea, the circuits were designed and implemented. The experimental results are shown with the intention to prove the satisfactory behavior of the lamps.
Este trabalho apresenta um sistema de iluminação eficiente empregando diodos emissores de luz (LEDs) de alta intensidade. O objetivo é desenvolver um circuito eletrônico, compacto e de baixo custo, para acionamento e controle da corrente dos LEDs contidos em um único invólucro. A proposta visa a racionalização no uso da energia elétrica através de uma elevada eficácia luminosa e longa vida útil na substituição dos sistemas de iluminação tradicionais, como lâmpadas dicróicas, incandescentes ou fluorescentes compactas, por LEDs sem qualquer alteração na instalação elétrica. Além disso, é proposto um sistema de iluminação de emergência integrado a esta lâmpada, permitindo a utilização de um único equipamento para iluminação convencional, alimentada pela rede elétrica, e sob uma possível falha no fornecimento de energia. Para alimentar os LEDs, através da rede elétrica, com tensão de entrada universal e ainda carregar a bateria, um conversor Buck é empregado. Para alimentar os LEDs em corrente contínua através da bateria, um conversor Boost é utilizado. Os conversores operam em alta freqüência e controlam a corrente nos LEDs de forma independente. A bateria pode ser composta por três pilhas recarregáveis de Ni-MH (1,2 V) ou por uma bateria de Li-Ion (3,6 V). O projeto atende às exigências da norma brasileira (NBR 10898) e da norma internacional (IEEE Std 446-1995) para sistemas de iluminação de emergência. Para analisar a idéia proposta, os circuitos são projetados e implementados. Os resultados experimentais são apresentados de forma a comprovar o comportamento satisfatório das lâmpadas.
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Roggia, Leandro. "Novo conversor CC-CC integrado full-bridge-forward aplicado a uma microrrede residencial." Universidade Federal de Santa Maria, 2013. http://repositorio.ufsm.br/handle/1/3676.
Full textAbstract:
Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível SuperiorThis Ph.D. Dissertation focuses on the proposal of a novel converter topology applied to the connection of an energy storage system, composed of a supercapacitor bank and a battery bank, to the dc bus of a residential microgrid. The proposed full-bridge-forward integrated dc-dc converter presents high voltage gain between the input and output, a fundamental requirement for the desired application, bidirectional power flow, galvanic isolation, among other features. The integration process, operation stages (including converter waveforms and equations), design methodology, dc modeling, among others, are presented. Three different clamping circuits structures are studied and applied to the proposed converter. Moreover, a comparison including several parameters with the dual active bridge converter, which is one of the most used topologies for similar applications is performed, highlighting the lesser number of active switches. Experimental results of the proposed converter in different operation modes are presented, validating the theoretical analysis. Experimental results of the dual active bridge converter are also presented and its performance is compared to the proposed converter, where it can be seen that the efficiency of the proposed converter is higher. The topology application is directed to microgrid systems, which attract high attention nowadays due to the possibility of renewable electric energy generation through distributed energy resources and with high reliability.
Esta Tese de Doutorado tem como foco a proposta de uma nova topologia de conversor aplicado para conexão de um sistema de armazenamento de energia, composto de um banco de supercapacitores e um banco de baterias, ao barramento CC de uma microrrede residencial. O conversor CC-CC integrado full-bridge-forward proposto apresenta alto ganho de tensão entre a entrada e saída, requisito fundamental para a aplicação desejada, fluxo de potência bidirecional, isolação galvânica, entre outras características. O processo de integração, etapas de operação (incluindo formas de onda e equações do conversor), metodologia de projeto, modelagem CC, entre outros, são apresentados. Três diferentes estruturas de circuitos grampeadores são estudadas e aplicadas ao conversor proposto. Além disso, uma comparação de diversos parâmetros com o conversor dual active bridge, que é uma das topologias mais utilizadas para aplicações semelhantes é realizada, destacando o menor número de interruptores. Resultados experimentais do conversor proposto em diferentes modos de operação são apresentados, validando as análises teóricas. Resultados experimentais do conversor dual active bridge também são apresentados e o seu desempenho é comparado ao do conversor proposto, onde se observa que o rendimento do conversor proposto é superior. A aplicação da topologia é voltada para sistemas de microrrede, os quais atraem grande atenção atualmente devido à possibilidade de geração de energia elétrica de maneira renovável através de fontes distribuídas e com elevada confiabilidade.
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Cabral, João Bosco Ribeiro Fernandes. "Conversor CC-CC Não isolado de elevado ganho para aplicação no processamento de energia solar fotovoltaica." Universidade do Estado de Santa Catarina, 2013. http://tede.udesc.br/handle/handle/2075.
Full textAbstract:
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Previous issue date: 2013-03-06Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior
This Master Thesis proposes a high gain non-isolated DC-DC converter applied on the processing of PV energy. The proposed converter is a boost converter with quadratic characteristic and with central point at its output. Basic operations and electric characteristics of a PV cell are described, including the procedures to determine its parameters. A model for numeric simulation is presented. A review of the high gain non-isolated DC-DC converters topologies is presented. Shows the converter´s transfer functions and the control strategy adopted as well as the design of control circuits. The control system is consisting of three loops, an internal loop of input current control, an external loop of total output voltage control and an additional loop of voltage unbalance control. The simulation and experimental results are shown to validate the analysis developed and demonstrate the performance of the control system adopted.
Esta Dissertação de Mestrado propõe um conversor CC-CC não isolado de elevado ganho para aplicação no processamento de energia solar fotovoltaica. O conversor proposto é um boost com característica quadrática e com ponto médio na sua saída. Descrevem-se o funcionamento básico e as características elétricas de uma célula fotovoltaica, incluindo-se o procedimento da determinação dos parâmetros e da modelagem dos módulos fotovoltaicos, apresentando-se um modelo para simulação numérica. Apresenta-se uma revisão de topologias de conversores CC-CC não isolados com elevado ganho estáticos. Apresentam-se as funções de transferência do conversor e a estratégia de controle adotada bem como o projeto dos circuitos de controle. O sistema de controle composto por três malhas de controle, uma malha interna de corrente de entrada, uma malha externa de tensão total e uma malha adicional de equalização de tensão. Resultados de simulação e experimentais são apresentados para validar as análises desenvolvidas e demonstrar o desempenho do sistema de controle adotado.
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Freitas, AntÃnio Alisson Alencar. "Conversor CC/CC de alto ganho sem capacitor eletrolÃtico aplicado a um sistema fotovoltaico." Universidade Federal do CearÃ, 2012. http://www.teses.ufc.br/tde_busca/arquivo.php?codArquivo=9455.
Full textAbstract:
CoordenaÃÃo de AperfeiÃoamento de Pessoal de NÃvel SuperiorO setor fotovoltaico, devido ao seu grande crescimento nos Ãltimos anos, vem destacando-se significativamente diante de todas as outras fontes de energia renovÃveis e, por isso, tornou-se a terceira maior fonte limpa de geraÃÃo de energia elÃtrica do mundo. No Brasil, esse setor ainda nÃo possui uma relevÃncia na matriz energÃtica devido à tecnologia de conversores e de painÃis ser, na maioria das vezes, toda importada. Considerando a necessidade do desenvolvimento dessa tecnologia, este trabalho vem propor a pesquisa e a implementaÃÃo de um conversor CC/CC de alto ganho aplicado a sistemas fotovoltaicos, que tem como objetivo principal retirar a energia de um mÃdulo fotovoltaico e injetÃ-la em um barramento constante de corrente contÃnua. Um mÃdulo fotovoltaico à conectado na entrada do conversor de alto ganho com tensÃo de saÃda igual a 17 Vcc. Esse conversor eleva a sua tensÃo de entrada e injeta sua corrente de saÃda em um barramento constante de 311 Vcc, utilizando a busca do ponto de mÃxima potÃncia (MPPT). O protÃtipo implementado em laboratÃrio foi desenvolvido para uma potÃncia nominal de 100 W e nÃo possui capacitores eletrolÃticos, aumentando assim o tempo de vida Ãtil do conversor e permitindo incorporar o conversor ao mÃdulo fotovoltaico. O protÃtipo se mostrou robusto e de baixo custo, caracterÃsticas necessÃrias para um conversor aplicado a fontes renovÃveis de energia. O desempenho do protÃtipo, na busca do ponto de mÃxima potÃncia, superou as expectativas do autor, mostrando que um algoritmo bastante simples pode ser extremamente confiÃvel quando se opta pela configuraÃÃo de um conversor por mÃdulo.
The photovoltaic sector has been distinguishing itself from all other renewable energy sources, due to its large growth through the last years. For this reason, it has become the third major clean source of power generation worldwide. In Brazil, this sector still doesnât have great pertinence in the energy matrix, given the imported technology of converters and panels. Considering the demand to develop this technology, this paper propounds the research and implementation of a high gain DC/ DC converter applied to photovoltaic systems, which aims mainly to remove energy from a photovoltaic module and inject it into a DC constant bus. A photovoltaic module is connected to the input of the high gain converter, with an output voltage equals to 17 Vdc. This converter raises its input voltage and injects its output current at a constant 311 Vdc bus, using the maximum power point tracking (MPPT). The laboratory implemented prototype was designed for a rated power of 100W and it doesnât have electrolytic capacitors, thereby increasing the lifetime of the converter and also allowing the incorporation the converter to the photovoltaic module. The prototype had a strong and low cost performance, necessary characteristics for a converter applied to renewable energy sources. The prototype performance exceeded the authorâs expectations, in relation to the maximum power point tracking. Thus, a quite simple algorithm can be extremely reliable when choosing to configure a converter through a module.
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Cezare, Marcel Jacon. "Circuito de comando de base proporcional isolado auto-oscilante para conversor CC/CC \"Half-Bridge\": uma metodologia de projeto." Universidade de São Paulo, 2010. http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18153/tde-22122010-155606/.
Full textAbstract:
O presente trabalho apresenta o estudo, o equacionamento, a simulação e uma metodologia de projeto para um conversor CC/CC do tipo Half-Bridge, com transformador de potência alimentado por transistores bipolares em semi-ponte, com circuito de acionamento de base proporcional isolado. O circuito possui um controle de sincronismo aplicado ao transformador de pulso responsável pelo controle das chaves semicondutoras do conversor. A metodologia de projeto do circuito de acionamento de base proporcional isolado é discutida e alguns resultados são mostrados. Além disso, pretende-se empregar esse tipo de conversor em veículos aeroespaciais devido a robustez no circuito de acionamento de base, em específico na Unidade de Suprimento de Energia do satélite universitário ITASAT. Utilizando-se o diagrama esquemático do conversor proposto é feito o equacionamento matemático, a fim de se obter a frequência de oscilação livre, ou natural, a partir do qual é proposta uma metodologia de projeto. Ao final do trabalho são comparados os resultados experimentais com a simulação, com o objetivo de melhor avaliar a metodologia proposta.This work presents the study, equation development, simulation and a design methodology for a Half-Bridge DC/DC converter, with power transformer fed by bipolar transistors in a half-bridge configuration, with proportional base drive circuit. The circuit has a synchronism control applied to the pulse transformer responsible for controlling the semiconductor switches of the converter. The design methodology of the proportional base drive is discussed and some results are shown. In addition, this type of converter is intended to be used in aerospace vehicles due to the increased robustness of the base drive circuit, for instance, the Power Supply Unit of ITASAT Satellite. A mathematical modeling is done in order to obtain the oscillation frequency (natural frequency) of the converter, from which a design methodology is proposed. At the end of the study the experimental are compared with the simulation, in order to evaluate the proposed methodology.
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Sobreira, Júnior Pedro de Assis. "Conversor CC-CC boost entrelaçado aplicado no processamento da energia de arranjo solar fotovoltaico." Universidade Federal de Juiz de Fora (UFJF), 2011. https://repositorio.ufjf.br/jspui/handle/ufjf/2453.
Full textAbstract:
Submitted by Renata Lopes (renatasil82@gmail.com) on 2016-09-12T19:03:04Z
No. of bitstreams: 1
pedrodeassissobreirajunior.pdf: 1664123 bytes, checksum: ae5400f0030a2d345dee7ce28cd98b69 (MD5)Approved for entry into archive by Diamantino Mayra (mayra.diamantino@ufjf.edu.br) on 2016-09-13T12:50:57Z (GMT) No. of bitstreams: 1 pedrodeassissobreirajunior.pdf: 1664123 bytes, checksum: ae5400f0030a2d345dee7ce28cd98b69 (MD5)
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CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior
Este trabalho apresenta o estudo e avaliação experimental do controle de uma topologia de conversor CC-CC boost entrelaçado aplicado em sistemas de geração solar fotovoltaica. A análise comparativa das duas principais técnicas de rastreamento de máxima potência possibilitou elucidar se o método de controle por tensão ou corrente terminal do painel solar fotovoltaico apresentam diferença significativa na eficiência do processo de conversão de energia solar em eletricidade. A estrutura de conversor elevador de tensão entrelaçado possibilita mitigar o efeito do sombreamento parcial em arranjos fotovoltaicos, reduzir o dimensionamento dos elementos passivos e prover rápida resposta transitória. Resultados de simulação e experimentais usando um Controlador Digital de Sinais comprovam o potencial da estrutura estudada para o condicionamento de energia em arranjos solares fotovoltaicos.
This work presents the study and experimental evaluation of the control of an interleaved boost DC-DC converter topology used in solar photovoltaic generation systems. The comparative analysis of two major techniques for tracking maximum power point allowed to elucidate whether the method of control by terminal photovoltaic voltage or current show significant difference in the efficiency of converting solar energy into electricity. The boost interleaved converter allows mitigating the effect of partial shading on photovoltaic arrays, reducing sizing of passive elements and providing fast transient response. Simulation and experimental results using a Digital Signal Controller demonstrate the potential of the studied structure for power conditioning in photovoltaic solar arrays.
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Reis, Francisco Everton Uchoa. "Conversor CC/CC com dois estÃgios para aplicaÃÃo em sistemas fotovoltaicos autÃnomos de energia." Universidade Federal do CearÃ, 2012. http://www.teses.ufc.br/tde_busca/arquivo.php?codArquivo=7991.
Full textAbstract:
CoordenaÃÃo de AperfeiÃoamento de Pessoal de NÃvel SuperiorO presente trabalho apresenta o estudo de um conversor CC/CC com dois estÃgios para aplicaÃÃo no desenvolvimento de sistemas autÃnomos de energia elÃtrica. O conversor sob estudo consiste basicamente da associaÃÃo de dois conversores CC/CC, em que entre eles à inserido um banco de baterias para dar continuidade ao fornecimento de energia em perÃodos em que nÃo hà radiaÃÃo solar. Todos os conversores utilizados para a composiÃÃo do sistema sÃo do tipo boost utilizando a cÃlula de comutaÃÃo de trÃs estados (CCTE). O primeiro conversor tem a funÃÃo enviar energia desde os painÃis fotovoltaicos a um banco de baterias de 48 V e permitir a operaÃÃo dos painÃis fotovoltaicos no ponto de mÃxima potÃncia (MPP- Maximum Power Point). O segundo estÃgio à constituÃdo por um conversor de alto ganho de tensÃo, cujo papel à elevar a tensÃo do banco de baterias de 48 V para uma tensÃo de 400 Vcc, formando assim o barramento de saÃda do sistema em tensÃo contÃnua. Para garantir a regulaÃÃo da tensÃo em 400 Vcc, foi implementada a tÃcnica de controle LQR (Linear Quadratic Regulator). Para o projeto do controle LQR à utilizado uma metodologia simplificada para a obtenÃÃo de um modelo reduzido do conversor de alto ganho de tensÃo. Para cada estÃgio à apresentado seu estudo teÃrico, anÃlise de perdas e dimensionamento dos componentes para o atendimento das especificaÃÃes de projeto. Para verificar a anÃlise teÃrica foi montado um protÃtipo para cada estÃgio e os resultados experimentais sÃo apresentados neste trabalho.
This work presents a study of a DC/DC converter with two stages for implementation of a stand-alone photovoltaic power system. The converter under study consists of two DC/DC converters, in which between them is inserted a battery bank to give continuity to the energy supply in periods when there isnât solar radiation. All converters used for the composition of the system are of type boost based on the three-state switching cell (TSSC). The first converter has function of to send energy from photovoltaic panels to a battery bank of 48 V formed by four batteries of 12V connected in series, and its function is to allow the photovoltaic panels operation at the maximum power point (MPP). The second stage consists of a converter of high voltage gain, whose role is to raise the 48 V battery bank voltage to 400V DC output bus voltage. To ensure the regulation of voltage at 400 V DC, was implemented the control LQR (Linear Quadratic Regulator). To design the controller LQR, a simplified methodology to obtain a model of the high-gain voltage converter is used. For each stage is presented its theoretical study, analysis and the components were designed and specified. To verify the theoretical analysis, was developed a prototype for each stage and the experimental results are presented in this work.
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Santini, Itamar. "Análise de conversores CC-CC com alto ganho de tensão para aplicações com célula a combustível." Universidade de São Paulo, 2016. http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18153/tde-24012017-162247/.
Full textAbstract:
O presente trabalho aborda a análise e o desenvolvimento de conversores CC-CC com alto ganho de tensão, para aplicações com fontes de energia de baixíssima tensão, porém capazes de fornecer altas correntes, como: painéis fotovoltaicos, células a combustível e baterias. O principal objetivo deste trabalho é elevar a tensão de uma única célula a combustível até um nível adequado de tensão para realizar a carga de uma bateria com tensão nominal de aproximadamente 12 V, de modo eficiente, com baixa ondulação na corrente de entrada do conversor e com baixa ondulação na tensão de saída. Para alcançar o objetivo proposto, dezenas de topologias de conversores foram estudadas, analisadas, simuladas e implementadas. O trabalho também apresenta uma comparação entre topologias de conversores CC-CC que realizam a transferência de energia por meio de indutores acoplados, com uma topologia de conversor que opera com transferência direta de energia por meio de um transformador. Por fim, os resultados experimentais são apresentados com o intuito de validar os resultados simulados e teóricos.This work shows the analysis and development of DC-DC converters with high voltage gain, for applications with energy sources of low input voltage, but capable of providing high currents, such as: photovoltaic panels, fuel cells and batteries. The main objective of this work is to raise the voltage of a single fuel cell to a suitable vol-tage level to efficiently charge a battery with rated voltage of approximately 12 V, with low current ripple in the converter and with low output voltage ripple. To achieve the proposed objective, dozens of topologies of converters were studied, analyzed, simulated and implemented. This work shows a comparison between topologies of DC-DC converters that perform power transfer via coupled inductors, with a converter topology operating with direct energy transfer through a transformer. Finally, experimental results are presented in order to validate the theoretical and simulated results.
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Almeida, Paulo Roberto Lima. "Análise e projeto de um conversor ca-cc de comutação forçada." Universidade de São Paulo, 1995. http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18133/tde-25012018-114051/.
Full textAbstract:
Este trabalho tem como principal objetivo apresentar uma investigação e uma metodologia de projeto, até o presente momento inédita, de uma topologia de um conversor ca-cc trifásico de comutação forçada. Através da análise desenvolvida neste trabalho, determina-se um modelo matemático do conversor ca-cc para os quatro modos que determinam o processo da comutação nesse circuito. Esse modelo resulta em sistemas de equações fundamentais na forma de equações diferenciais, que são resolvidos com a finalidade de determinar o comportamento do circuito do conversor durante o processo de comutação e de obter uma metodologia de projeto. Com o objetivo de validar a investigação e o método de projeto foi implementada simulação computacional, no programa Simmon, dos intervalos de comutação do conversor ca-cc de comutação forçada. Essa estrutura, que durante a sua operação emprega tanto a comutação forçada como a natural, quando comparada com os conversores de comutação natural apresenta várias vantagens, como um alto fator de potência e a eliminação dos harmônicos de baixa ordem na linha ca (utilização da comutação forçada com a técnica de modulação por largura de pulso PWM), como mostra vátios trabalhos publicados, que estão desctitos na parte de referências bibliográficas deste texto.The main objective of this work is to present an investigation and a design method, which up to now is not available in the literature, of a three-phase force commutated ac-dc convetier. From the analysis developed in this work one obtains the mathematical model of the ac-dc converter for its four modes of commutation, which determine the commutation process in the converter circuit. The fundamental equations, which have been written in the form of differential equations, are solved to determine the behaviour of the converter circuit during commutation, and also to obtain a design method. To validate the analysis and the design procedure, computer simulation of the commutation intervals of the ac-dc converter was implemented using the program Simnon. The three-phase ac-dc converter, which uses both forced and line commutation, when compared with the conventional line commutated converter, presents several advantages as a high power factor and the elimination of lower harmonics of the ac line (utilization of the forced commutation and the pulse width modulation strategy), as it is shown in several published works, which can be found in the references of this work.
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Gongora, Vicente de Lima. "Sistema de fornecimento de potência a partir de célula a combustível utilizando conversor estático com modulação delta modificada." Universidade de São Paulo, 2017. http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18153/tde-13122018-134202/.
Full textAbstract:
Este trabalho, constitui-se em uma contribuição para o estudo das estratégias de mo-dulação direta baseadas em histerese e que funcionam em frequência fixa de comutação. Tem como objetivo principal propor a estratégia delta modificada, que diferencia-se na forma de ajuste da largura de banda de histerese, alterando-se seus limites e em como executa o comando de bloqueio das chaves de potência, para que a corrente de saída se mantenha em frequência fixa de operação e apresente rápida resposta dinâmica no sistema controlado. Para tanto, não necessita da utilização de derivadas, nem de uma corrente média de referência, tão pouco, se utiliza dos tempos de comutação. A estratégia proposta, comprova que é possível produzir os adequados pulsos de comando para o processamento da energia proveniente de célula combustível, através do conversor estático de potência, utilizando-se, principalmente, dos valores de ultrapassagem nos limites estabelecidos de histerese. Como objetivo secundário desta pesquisa, desenvolve-se um conversor CC/CC auxiliar para adaptar e estabilizar a energia proveniente da CAC, compondo-se um sistema útil que serve de base para fornecer energia, aos mais diversos tipos de cargas em CC. Além disso, apresenta-se uma revisão das estratégias de modulação em modo direto para o controle da corrente de saída no conversor estático, tendo como base a tensão nos terminais de um indutor. Contudo, outras estratégias são naturalmente citadas, no transcorrer deste trabalho, devido haver combinações entre as diferentes estratégias moduladoras e controladoras comentadas.This work, is a contribution to the study of direct modulation strategies based on hysteresis and that operate at fixed switching frequency. Its main objective is to propose the modified delta strategy, which differentiates from the others strategies in the form of adjustment of hysteresis bandwidth, changing its limits and in executing the locking command of the power keys, so that the output current is maintain at fixed frequency of operation and a rapid dynamic response in the controlled system. In order to do so, it does not require the use of derivatives or a reference average current and also the switching times are not used. This strategy shows that it is possible to produce the appropriate command pulses for the processing of fuel cell energy by the static power converter using mainly the exceedance limit values. As a secondary objective of this research, an auxiliary DC/DC converter is developed to adapt and stabilize the energy coming from the fuel cell, forming a useful system that serves as a base to supply power to the most diverse types of DC loads. In addition, we present a review of the direct-mode modulation strategies for the control of the output current in the static converter, updating data, and based on the voltage at the terminals of an inductor; how-ever, others strategies are naturally cited because there are combinations between the different modulating strategies and controllers commented on in the course of this work.
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Fernandes, Rodolfo Castanho. "Retificador trifásico de 18 pulsos com estágio CC controlado por histerese constante /." Ilha Solteira : [s.n.], 2010. http://hdl.handle.net/11449/87117.
Full textAbstract:
Orientador: Falcondes Jose Mendes de SeixasBanca: Carlos Alberto Canesin
Banca: Luiz Carlos Gomes de Freitas
Resumo: Este trabalho propõe um novo conversor CA-CC trifásico de múltiplos pulsos com estágios CC-CC elevadores de tensão controlados pela técnica de histerese constante. Nesta proposta não são empregados indutores de interfase. A finalidade deste conversor é a de possibilitar um barramento CC regulado para aplicações embarcadas, acionamentos elétricos e afins, sempre com preocupações relacionadas aos aspectos de Qualidade de Energia Elétrica. Assim, a proposta deve apresentar elevado fator de potência, baixa distorção harmônica total de corrente drenada da rede elétrica. Ampla revisão bibliográfica, reunindo as propostas mais recentes da literatura para conversores com mesma finalidade, é feita para que sejam estudadas as estruturas de potência, técnicas de controle, versatilidade, possibilidade de isolamento galvânico e robustez. Em seguida, é detalhada a proposta principal deste trabalho por meio da apresentação do equacionamento do autotransformador, dos estágios elevadores de tensão e da técnica de controle. Esta análise permite que sejam feitas simulações com todos os elementos do conversor CA-CC e então, se desenvolva o projeto físico dos elementos magnéticos e se escolham os componentes eletrônicos do protótipo. O número reduzido de componentes de controle e a simplicidade dos circuitos de potência são grandes atrativos da proposta discutida. Todas as informações relevantes são descritas detalhadamente e, sempre que possível, meios alternativos de solucionar problemas são também apresentados, de forma que fiquem claras as possibilidades de melhoria da técnica empregada. A operação conjunta de todos os elementos mais a técnica de controle foi validada, de maneira que se comprovou, por meio de ensaios, todos os princípios de funcionamento da proposta de conversor CA-CC. Pelos resultados experimentais, obteve-se corrente drenada... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo)
Abstract: This work proposes a new AC-DC three-phase multipulse converter with DC-DC boost stages and constant hysteresis control. The objective of this converter is to provide a reliable DC bus for on-board applications, electric motor drives and similars, always considering power quality issues. Thus, the proposal presents high power factor and low harmonic distortions in the currents from the mains. A wide revision is made on other recent proposals found in the scientific literature. Different topologies are compared considering power circuits, control techniques, isolation possibility and robustness. The second chapter presents the details on the main proposal of this work and also the mathematical equations that describe the autotransformer, boost converters and control strategy. Later, simulation results are commented and discussed and the physical design is detailed. The output filter elements, power components and control elements are specified. Experimental results including main waveforms, efficiency, voltage regulation and temperature rise are presented for the autotransformer. The boost stages are also tested and its results are discussed. Finally, the proposed AC-DC converter is tested and the control technique applied to the power stage is validated
Mestre