CoordenaÃÃo de AperfeiÃoamento de Pessoal de NÃvel Superior / FundaÃÃo de Amparo à Pesquisa do Estado do Cearà / A geraÃÃo de energia elÃtrica que combina o desenvolvimento humano com menos impactos ambientais e menos poluiÃÃo à um item fundamental no inÃcio deste sÃculo. Assim, a principal motivaÃÃo da caminhada atual à o desenvolvimento de novas topologias de sistemas descentralizados de fornecimento de energia. O objetivo à desenvolver um conversor bidirecional com alto ganho tensÃo, que à projetado para operar em dois modos: boost e buck. A topologia apresentada permite a transferÃncia bidirecional de energia, o que em algumas situaÃÃes, à transferida para o barramento CC, ou para um banco de baterias. O conversor à projetado para um potÃncia de 2 kW. à apresentado o desenvolvimento teÃrico e experimental do projeto para os dois modos de operaÃÃo. A fim de validar a proposta, sÃo apresentados resultados experimentais, para uma potÃncia de 1 kW. Os resultados foram satisfatÃrios e seu rendimento global de 93%. O protÃtipo foi testado em condiÃÃes diferentes que podem ser encontradas no dia-a-dia. / The achievement of energy generation which combines human development with less environment pollution impact is a key item in the premises of this century. Thus the main motivation of the present walk is the development of new topologies for decentralized supply systems. The objective is to develop a bidirectional converter with high voltage gain, which is designed to operate in two modes: step-up (boost) and step down (buck). The presented topology enables to bidirectional energy transfer, which in some situations it is returned to the load DC bus, formed by a back of batteries. The converter is designed for 2 kW linear load power. If is presented theoretical development and experimental designs for the two operation modes. In order to validate the proposal, it is presented experimental results, from 1 kW laboratory prototype are presented as well and 93% overall efficiency. The prototype was tested in different conditions that may be found daily.

O presente trabalho tem como principal objetivo construir um conversor CA/CC de baixo custo e elevado fator de potÃncia para o carregamento de baterias. A topologia proposta foi escolhida apÃs uma revisÃo das caracterÃsticas dos retificadores usuais para esse fim. Diferente dos outros, apresenta aspectos de robustez que o tornam apropriado para operar em localidades remotas. O retificador trifÃsico semicontroladoem alta frequÃncia (RTSCAF) à construÃdo com um nÃmero reduzido de chaves semicondutoras. O elevador de tensÃo à alimentado por uma turbina com umgerador sÃncrono a ÃmÃs permanentes (PMSG). Um circuito de controle em malha aberta efetua a comutaÃÃo das chaves para a operaÃÃo no modo de conduÃÃo descontÃnuo (DCM).Esse modo mantÃm as correntes em fase com as tensÃes, resultando em elevado fator de potÃncia e baixa distorÃÃo harmÃnica total (DHT), implicando em eficiente transferÃncia de potÃncia. Foi construÃdo um protÃtipo com potÃncia de saÃda de 250 W, para carregar um banco de baterias de 48 V. Os testes foram realizados com um aerogerador de baixa rotaÃÃo, atà 1 kW, acionado por um motor com variador de tensÃo, emulando as condiÃÃes do vento. Foram obtidos um fator de potÃncia de 0,98 e DHT na corrente de entrada de18%, resultados experimentais que validam a funcionalidade do conversor proposto. / The main objective of this work is to build a low cost CA/CC battery charging with high power factor to small energy wind power supply. The proposed topology has been chosen after a review of rectifiersâ characteristics used for this proposal. Unlike the others proposals, the topology was designed take in a count aspects that make it appropriated to operate in remote areas. A semi controlled three phase rectifier operating in high frequency was built with a reduced numbers of semiconductors. The system is powered by a synchronic generator turbine of permanent magnets A control unit runs in open loop with a control strategy of key switching operating in discontinuous conduction mode (DCM) that ensure high power factor and low harmonic distortion total, improving the power transfer efficiency. The prototype output power was 250 W, it was specified to charge a 48 V battery bank. Tests were conducted in low speed and wind power by 1 kW. A motor was drived as variable voltage charge to emulating wind conditions. Goods results were obtained like a power factor of 0.98 and the input current THD 18%, experimental results was carried out to validate the functionality of the proposed converter.

Este trabalho tem por objetivo apresentar um novo conceito para a concepÃÃo de conversores para aplicaÃÃes em energias renovÃveis e carregamento de baterias com um nÃmero reduzido de estÃgios de processamento. SÃo desenvolvidas trÃs topologias diferentes de conversores de alto ganho de tensÃo com um Ãnico estÃgio de processamento e capaz de operar tanto com um banco de baterias como com painÃis fotovoltaicos. A operaÃÃo destes conversores permite que as fontes de entradas (painÃis ou baterias) operem de forma natural, independentemente ou complementarmente, compondo um barramento CC e apresentando a comutaÃÃo suave dos interruptores. Por fim, foram desenvolvidos trÃs protÃtipos para uma potÃncia de 500 W que validam o princÃpio de funcionamento dos sistemas propostos apresentando alto rendimento, alto ganho de tensÃo e boa regulaÃÃo do barramento CC em todos os modos de operaÃÃo. / Taking into account the great technological development on renewable energy systems and their applications on power electronics, this work presents a new concept of converters applied to renewable systems and batteries charging with a reduced number of energy processing stages. This work approaches three different high voltage gain converters topologies with only one processing stage, and with bidirectional capability, with batteries, and with photovoltaic panels. The operation of these converters allow that the inputs (PVpanels or batteries), work independently or simultaneously, in order to compose a single DC bus. Also, proposed topologies present natural soft-switching operation. At last, the three prototypes were developed to work with a nominal power of 500W, validating the operation principle of the proposed system, featuring high efficiency, high voltage gain, and good voltage regulation on the DC bus.