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.

The switched reluctance generator emerged as an alternative generator and grew in interest among the scientific community during the last decade. It has a simple construction and comes up as a competitive option when one deals with variable speed applications and also when power electronics is required. Nowadays the most aimed applications are the aircraft applications, hybrid or electric vehicles and wind power. This machine has a doubly salient structure without copper in the rotor. The coils are concentrated in the stator poles. Thus, there is low copper and iron consumption and, because of it, this machine is closer to the modern environmental requirements. The switched reluctance generator driving uses power electronics and needs continuous information about the rotor position to drive properly the switches of the phases. The optimal design for this machine is still been established from the experimental results. Many operational details are under investigation. The machine has two different electrical circuits: one for the excitation and other when the load is fed. It is possible to insulate those two circuits and because of this it is also possible to reduce the electronic switches count. This work is helpful to understand how the SRG works. To get it the goals were to build a mathematical model for this machine and to simulate its operation. And than to know how it dynamically conducts. A prototype was constructed and used to test some driving circuits with it. Also it is presented an extensive comparative study. With this all this work presents a contribution for the development of this kind of machinery. / O gerador a relutância chaveado despertou interesse crescente na comunidade científica na última década. Esta máquina elétrica caracteriza-se por sua simplicidade construtiva e tem sido apresentada como uma alternativa competitiva quando é requerida eletrônica de potência, como ocorre nas aplicações em que a velocidade é continuamente variável. As aplicações mais visadas atualmente estão relacionadas à aeronáutica, aos veículos elétricos ou híbridos e à energia eólica. A máquina tem estrutura em dupla saliência, não tem enrolamentos no rotor e as bobinas do estator estão concentradas. Por isto consome menos cobre e aço e é vista como uma máquina elétrica mais próxima dos requisitos ambientais modernos. Seu acionamento necessita de eletrônica de potência e de informação contínua da posição do rotor, para estabelecer os instantes de energização das fases, para gerar energia elétrica. A técnica de projeto de geradores a relutância chaveados está se consolidando a partir de resultados experimentais. Mas vários aspectos operacionais estão sob investigação. O circuito elétrico do gerador a relutância chaveado tem duas malhas elétricas, uma durante a excitação e outra durante a geração. Seu acionamento pode utilizar conversores com contagem reduzida de chaves semicondutoras. O presente trabalho ajuda a compreender o funcionamento do gerador a relutância chaveado e a sua modelagem matemática. Simulações são apresentadas para detalhar a dinâmica das suas partes. Um protótipo foi construído e usado para ajustar os circuitos de acionamento e realizar estudos experimentais, e com isto contribuir para o desenvolvimento desse tipo de máquina elétrica. / Doutor em Ciências

CoordenaÃÃo de AperfeiÃoamento de Pessoal de NÃvel Superior / This work presents the analysis, design example, simulations and experimental results on a soft-switching bidirectional isolated three-phase dc-dc converter using dual phase-shift control with variable duty cycle. The topology uses three single H-bridges in the primary side and a three-phase inverter in the secondary side. High-frequency isolation is ensured by using three single-phase transformers connected in open delta-wye configuration. The variation of both phase-shift (PS) angles between the H-bridge legs and/or primary and secondary sides allows controlling the power flow, while reduced reactive power flow is possible. The variable duty cycle is used to ensure a constant voltage bus and/or zero voltage switching (ZVS) operation. A detailed analysis is presented considering a model based on the fundamental components for the voltages and currents in the transformer and, aiming its validation, a second analysis from the operation stages of the converter has also been developed. Besides, the dynamic model of the converter, based on fundamental components and employing the gyrator theory has been developed. A design example with nominal values assumptions, stresses and specifications for components, discrete control system characterization and its FPGA programming are presented. Simulation and experimental results in steady state and closed-loop performance are presented and discussed to validate the proposed approach. / Este trabalho apresenta a anÃlise, exemplo de projeto, simulaÃÃes e resultados experimentais de um conversor CC-CC trifÃsico isolado bidirecional com comutaÃÃo suave, dual phase shift (DPS) e razÃo cÃclica variÃvel. A topologia utiliza trÃs pontes H monofÃsicas no lado primÃrio e um inversor trifÃsico no lado secundÃrio. A isolaÃÃo em alta frequÃncia à garantida utilizando-se trÃs transformadores monofÃsicos conectados em uma configuraÃÃo delta aberto/estrela. A variaÃÃo de ambos os Ãngulos de deslocamento de fase, entre os braÃos de uma ponte H e/ou entre os lados primÃrio e secundÃrio, permitem o controle do fluxo de potÃncia. Esta flexibilidade garante a obtenÃÃo de um baixo conteÃdo reativo na anÃlise de projeto da topologia. A razÃo cÃclica variÃvel à utilizada para assegurar um barramento constante e uma operaÃÃo dos interruptores com comutaÃÃo suave. Uma anÃlise matemÃtica da estrutura à apresentada considerando um modelo baseado em componentes fundamentais e, com o propÃsito de comprovar a validade deste modelo, uma segunda anÃlise a partir das etapas de operaÃÃo do conversor tambÃm foi desenvolvida. O modelo dinÃmico do conversor, baseado nas componentes fundamentais, tambÃm foi concebido com auxÃlio da teoria do gyrator. Um exemplo de projeto, com a obtenÃÃo de valores nominais, esforÃos e especificaÃÃes dos componentes, caracterizaÃÃo do sistema de controle discreto e sua programaÃÃo atravÃs de FPGA sÃo desenvolvidos. SimulaÃÃes e resultados experimentais do conversor operando em regime permanente e dinÃmico sÃo apresentados para validar o modelo proposto.

Orientador: Carlos Alberto Canesin / Banca: Guilherme de Azevedo e Melo / Banca: Flávio Alessandro Serrão Gonçalves / Resumo: Este trabalho apresenta, analisa e implementa uma proposta de conversor para geração de pulsos elétricos de alta tensão para aplicação na produção de ozônio e injeção do mesmo em água, com a finalidade de ação germicida e bactericida para processos de lavagem e higienização industrial. O conversor proposto é composto por dois estágios, sendo o primeiro estágio um retificador Boost operando no Modo de Condução Descontínua (MCD), responsável pela obtenção de um barramento em Corrente Contínua (CC) regulado e, atuando como seguidor de tensão da entrada apresenta um elevado fator de potência com reduzida distorção harmônica para a corrente de entrada; o segundo estágio consiste no uso de um inversor em Ponte Completa (Full-bridge) ressonante com controle por deslocamento de fase (Phase-shift), frequência constante (em torno de 10kHz) e modulação bipolar. O estágio inversor ressonante é composto pelo inversor em ponte associado a um transformador elevador e a indutâncias e capacitâncias para o ajuste da ressonância, resultando em uma estrutura com capacidade de geração de pulsos elétricos na saída com amplitude de até 6kV para o nível de potência do projeto, os quais são aplicados em um conjunto em paralelo de 14 (quatorze) câmaras de descarga para geração de ozônio e injeção em água. O trabalho apresenta uma revisão bibliográfica para as aplicações do ozônio, as principais topologias de conversores em baixa potência para geração de pulsos elétricos em ozonizadores, a análise de um produto comercial, a proposta e desenvolvimento de uma estrutura conversora em substituição ao produto comercial, resultando em melhor eficiência e maior fator de potência, apresentando-se suas análises qualitativas e quantitativas, modelação, metodologias de projeto, implementação de um protótipo funcional, os principais resultados finais e proposta de continuidade para futuras pesquisas / Abstract: This research proposes, analyzes and implements a converter for generating high voltage electric pulses for application to ozone production and injection in water for the purpose of bactericidal and germicidal processes for cleaning and sanitizing industry applications. The proposed converter consists of two stages, the first stage being a Boost rectifier operating in Discontinuous Conduction Mode (DCM), responsible for getting a Continuous Current (CC) bus regulated and, acting as input voltage follower presents a high power factor with reduced harmonic distortion to the input current; the second stage involves the use of a resonant Full-Bridge inverter controlled by phase-shift, using constant frequency (close to 10kHz) and bipolar modulation. The resonant inverter stage is composed of the bridge inverter associated with a step-up transformer, inductors and capacitors to adjust de resonant frequency, resulting in a structure capable of generating electric pulses with amplitude at the output of almost 6kV, which are applied on a set of fourteen (14) discharge chambers in parallel for ozone generation and injection in water. The work presents a literature review for the applications of ozone, the main converter topologies at low power for generating electrical pulses in ozonizators, the analysis of a commercial product, a proposal and development of a power converter structure to replace the commercial one, resulting in better efficiency and high input power factor, presenting their qualitative and quantitative analysis, modeling, design methodologies, implementation of a functional prototype, the main experimental results and proposal of continuity of future researches / Mestre

Além da transferência de energia elétrica por meio de condutores sólidos que interligam carga e fonte elétrica, existem formas alternativas que, por não necessitarem de conexão mecânica, permitem maior mobilidade espacial para a carga e trazem inúmeras novas possibilidades de aplicação. Dentre estas formas alternativas está a Transferência Indutiva de Potência, que possui desafios claros no que diz respeito ao projeto do sistema magnético formado pelos indutores emissor e receptor, quando entre eles existe acoplamento magnético muito reduzido. A retirada do núcleo magnético sólido entre emissor e receptor confere a possibilidade de o receptor se mover em relação ao emissor, o que permite a transferência de potência a uma carga móvel. Contudo, o baixo coeficiente de acoplamento magnético torna o sistema fracamente acoplado sensível a variações tanto no circuito ressonante que o alimenta quanto na própria geometria magnética, onde pequenas modificações dimensionais resultam em significativos ganhos de potência no receptor. Esta tese apresenta inicialmente um conjunto de rotinas computacionais que agilizam o projeto de sistemas fracamente acoplados contendo emissores e receptores circulares ou espirais. Estas rotinas agem como pré e pós-processadores do Método dos Elementos Finitos, que por sua vez é solucionado por um aplicativo bidimensional gratuito. Com esta abordagem, é possível desenvolver rapidamente acopladores magnéticos com parâmetros realísticos, cuja montagem experimental demonstra excelente conformidade com os resultados teóricos. Um grupo de onze acopladores magnéticos diferentes é avaliado nesta tese como demonstração de que a otimização de parâmetros geométricos é relevante para a maximização de potência no receptor. Compara-se também o desempenho de acopladores Bipolar, Duplo D e Duplo D Quadratura. Após evidenciar relações geométricas e magnéticas para os diversos acopladores, verifica-se por meio de estudos de sensibilidade paramétrica, que não apenas a geometria do sistema fracamente acoplado influencia em seu desempenho, mas também a escolha dos parâmetros das malhas ressonantes conectadas ao emissor e ao receptor. Disto se conclui sobre a importância da Análise de Sensibilidade em Transferência Indutiva de Potência, pois, como demonstrado, certas malhas ressonantes são naturalmente mais tolerantes a variações do coeficiente de acoplamento magnético do que outras, por exemplo, aquelas em que há compensação do tipo paralelo no emissor. Por fim, o trabalho dedica-se ao estabelecimento de critérios para a ocorrência do fenômeno de bifurcação, segundo o qual múltiplas frequências de ressonância podem ocorrem em um conversor em frequência variável, a depender da carga conectada ao receptor e dos fatores de qualidade dos indutores. O equacionamento, obtido numericamente e que foi generalizado para casos em que existem múltiplos receptores, permite boa previsibilidade a respeito do comportamento dinâmico de sistemas variáveis em frequência. / In addition to the transfer of electrical energy by means of solid conductors that interconnect electrical source and load, there are alternative ways that does not require mechanical connection and allow spatial mobility to the load bringing numerous new application possibilities. Among these alternative forms is Inductive Power Transfer, which has clear challenges with respect to the magnetic system design formed by emitter and receiver inductors, since there is very little magnetic coupling between them. The removal of the solid magnetic core between emitter and receiver introduces the possibility of moving receivers. However, the low magnetic coupling coefficient makes the loosely coupled system sensitive to variations in both the resonant circuit parameters and the magnetic geometry, where small dimensional changes result in significant power gains in the receiver. This thesis initially presents a set of computing routines that allows the design of loosely coupled systems containing circular or spiral inductors. These routines act as pre- and post-processors for Finite Element Method, which in turn is solved by a free two-dimensional application. With this approach one can quickly develop magnetic couplers with realistic parameters, which is demonstrated by comparison between experimental and theoretical results. A group of eleven different magnetic couplers is evaluated as a proof that the optimization of geometric parameters is relevant to maximizing the power of the receiver. Moreover, the performance of Bipolar, Double D and Double D Quadrature couplers are studied. Later, it is verified by means of parametric sensitivity analysis that not only the geometry of the loosely coupled system influences its performance, but also the choice of the parameters of the resonant converters connected to emitter and receiver. The sensitivity analysis of Inductive Power Transfer converters was found to be of great importance because, as shown by a numerical example, certain resonant topologies can be naturally more tolerant to variations in the magnetic coupling coefficient than others. Finally, the work is dedicated to the establishment of precise criteria for the occurrence of bifurcation phenomenon whereby multiple resonant frequencies can occur in a converter under variable frequency excitation, depending on the load connected to the receiver and the quality factors of inductors. The equations obtained numerically were generalized for cases where there are multiple receivers and allow good predictability about the dynamic behavior of variable frequency systems.

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.

Um Luminescent Solar Concentrators (LSC) é basicamente uma base plástica transparente ou vidro contendo centros luminescentes.Enquanto o recente avanço dos conversores de comprimento de onda tenha aberto novas possibilidades para o desenvolvimento de células solares mais eficientes, estes também abriram novas frentes de pesquisa.Uma destas frentes envolve os problemas encontrados com o uso de novos materiais. Como por exemplo, transferência de energia em polímeros. Surgem propriedades interessantes a respeito dos processos luminescentes ao longo destes sistemas planares.Por estes motivos esses sistemas podem ser aplicados como dispositivos optoeletrônicos, sensores e também em conversores de comprimento de onda. Este estudo descreve a fabricação de guias de onda planares multipoliméricos baseados em uma matrix acrílica (PMMA) dopada com polímeros emissores de luz. A função desta blenda polimérica é absorver um largo espectro de luz e re-emitir ao longo do guia de onda. Os dispositivos foram estudados em termos de suas características de absorção, emissão e excitação.Os polímeros emissores utilizados neste trabalho foram: MEH-PPV, Super Yellow, ADS-108GE, ADS-329BE, e LAPS-16. Estes materiais foram dissolvidos em tolueno e depositados pela técnica casting sobre substratos de vidro contendo filmes metálicos de alumínio.Usando esta configuração, a luz de excitação incidente é acoplada ao guia de onda por absorção e re-emissão através dos polímeros luminescentes. O estudo dos LSCs é realizado por medidas das emissões laterais e normais dos guias. Estes guias apresentam um espectro de emissão com características típicas de uma cavidade do tipo Fabri-Perot, com linhas extremamente estreitas (3 nm) e altamente polarizadas na direção paralela (modo TE) e perpendicular (TM) ao plano do guia de onda.A emissão destes guias é fortemente dependente de sua geometria e do índice de refração efetivo. Os mesmos filmes poliméricos, porém mais espessos (30 m), foram utilizados como conversores de comprimento de onda visando aplicação em conversores solares luminescentes (Luminescence Solar Converters, ou LSCs). O uso de baixas concentrações das moléculas utilizadas foi necessário para evitar possíveis formações de agregados quando altas concentrações de PMMA são utilizadas na preparação dos filmes. A metalização de uma das faces planares possibilitou o aumento da eficiência de conversão dos comprimentos de onda nos LSCs. A luminescência total dos polímeros é completamente convertida em luz de alto comprimento de onda na emissão lateral.Este processo não depende do comprimento de onda de excitação. A metalização de uma das faces planares possibilitou o aumento da eficiência de conversão dos LSCs. Neste sistema, a luz absorvida é convertida em luz de alto comprimento de onda e alta pureza espectral através de processos de reabsorção, relaxação interna e re-emissão que ocorrem ao longo do plano do LSC. A eficiência de conversão e as perdas em função da concentração polimérica na matriz foram estudadas para os LSCs.O escape dos fótons nas interfaces para ângulos menores que o ângulo crítico (c=arcsen(1/n)) e processos de transferência de energia em LSCs com alta concentração polimérica devem ser otimizados para sua aplicação como dispositivos. / Luminescent Solar Concentrators (LSC) are basically composed of a transparent plastic or glass substrate containing luminescent centers.While the recent advance in wavelength converters has opened up many new possibilities for development of more efficient photovoltaic cells, they have also raised new issues. A number of these issues involve problems of dealing with new materials and the understanding of physical process like energy transfer in polymers. Interesting features arise from the luminescent process along these planar systems. Therefore this system can be applied as optoelectronics devices, sensors and also in wavelength converters. This study describes the fabrication of planar multi-polymeric optical waveguides based on acrylic matrix (PMMA) doped with a light emitting polymers. The function of thispolymeric blendis to absorb a broad spectrum of light and re-emit it along the waveguide. The devices were studied in terms of its absorption, emission and excitation characteristics.The emitting polymers used in this research are: poly[2-methoxy-5-(2-ethyl-hexyloxy)-1,4-phenylenevinylene] (MEH-PPV), Super Yellow, Poly[(9,9-dioctyl-2,7-divinylenefluorenylene)-alt-co-{2-methoxy-5-(2-ethyl-hexyloxy)-1,4-phenylene}] called ADS108GE, Poly(9,9-dioctylfluorenyl-2,7-diyl) called ADS239BE, and poli-(9,9-n-dihexil-2,7-fluorenodilvinilene-alt-1,4-fenilenovinileno) or Laps16. Films of these materials dissolved in toluene were deposited by casting the polymethacrylate solution on top of a glass substrate containing a reflective aluminum layer. Using this configuration, the incident excitation light is coupled to the wave guide by its absorption and then re-emitted by the luminescent polymers. The LSCs characterization was carried out by measuring the lateral and the normal emissions of the guide. These waveguides show a light emission spectrum with characteristics similar to the Fabri-Perot cavity, where very narrow peaks (3 nm) and highly polarized emission in both TE and TM modes were observed. In addition, the emission is strongly dependent on its geometry and the effective refraction index. In other hand, thicker polymeric guides (30 m) were used as luminescence solar converters (LSCs). The optimal concentration of conjugated polymers solutions has to be very low in order to avoid the formation of aggregates since high PMMA concentrations have to be used in the LSC preparation.The total polymeric luminescence is fully converted to light of high wavelength for the case of lateral emission. This process does not depend on the excitation wavelength. The conversion efficiency was increased by evaporating metals on one planar face of the LSC. In this structure, light is absorbed and then converted to a higher wavelength with high spectral pureness through re-absorption, relaxation and re-emission processes occurring along the LSC plane. The conversion efficiency and the losses along the converter were studied as a function of the polymeric concentration, in order to optimize these structures. A better understanding of the process of energy transfer and photon leakage through the interfaces for angles smaller than the critical angle (c=arcsen(1/n)) is necessary for using LSCs as applied devices.

Reactive power support by photovoltaic farms has been under discussion in several countries. This kind of operation has been proposed because the photovoltaic farm converter is an expensive asset that is often used well below its power rating. This paper proposes a methodology for estimating the reactive power support capability and the associated technical cost of operating a photovoltaic installation as a STATCOM at nighttime. The technical cost is related to the need to buy active power from the grid to compensate for power losses. A precise estimation of this cost is of interest for both photovoltaic farm owners and grid operators to be able to evaluate the economic feasibility of this kind of operation. In order to illustrate the proposed methodology, a 1.5 MWp photovoltaic farm is considered. By evaluating the losses of each component (converter, tie reactor, filter and transformer), a reactive power support capability map integrating the technical cost for each point of operation is obtained. The analysis outlines key points to operate a PV farm as a STATCOM at nighttime: the system must include a blocking diode, the capability map is asymmetric, an operation with variable DC-link voltage is desirable and can lead to savings of up to 8.9 % in comparison with operation at fixed nominal DC-link voltage. / O suporte de potência reativa por fazendas solares fotovoltaicas está sob discussão em diversos países. Este tipo de operação foi proposta pois o conversor das fazendas solares é um equipamento de custo elevado que é usualmente utilizado abaixo de sua potência nominal. Este trabalho propõe uma metodologia para estimar a capabilidade de suporte de reativos e o custo técnico associado na operação de uma fazenda solar fotovoltaica como um STATCOM durante o período da noite. O custo técnico desta operação está associado à necessidade da compra de potência ativa da rede elétrica para suprir as perdas de energia para compensar as perdas nos equipamentos. Uma estimativa precisa deste custo técnico é de interesse tanto dos empreendedores que possuem fazendas fotovoltaicas como dos operadores da rede elétrica para que se avalie a viabilidade econômica deste tipo de operação. Para ilustrar a metodologia proposta, uma fazenda solar fotovoltaica de 1.5 MWp é considerada. Através da avaliação das perdas em cada componente (conversor, reator, filtro e transformador), um mapa de capabilidade de suporte de potência reativa é obtido integrando os custos técnicos para cada ponto de operação. A análise realizada neste trabalho destaca os pontos chave para a operação noturna de uma fazenda solar como STATCOM: o sistema deve incluir um diodo de bloqueio, o mapa de capabilidade é assimétrico, a operação com tensão do circuito CC é desejável e resulta em economia de energia de 8.9 % em comparação com operação com a operação em tensão nominal fixa do circuito CC.

Este trabalho aborda os sistemas multiterminais para transmissão em corrente contínua baseados em conversores do tipo fonte de corrente (CSC - current source converters). São apresentados resultados de estudo em um sistema multiterminal em corrente contínua (MTDC) de quatro terminais em três estações inserido no sistema norte-nordeste brasileiro, tendo como enfoque principal a sua modelagem, simulação e desempenho em relação à estabilidade durante transitórios eletromecânicos. O sistema é modelado nos programas PSCAD/EMTDC e EMTP-RV, com detalhe para a topologia, os controles e requisitos do MTDC. São também descritos e modelados os conversores a tiristores, as linhas em corrente contínua, bancos capacitivos para compensação de fator de potência, bem como os geradores síncronos e seus reguladores. O desempenho do sistema é avaliado por meio de simulações de inicialização, de regime permanente e transitória diante de contingências. Com isso, esta pesquisa contribui para a compreensão do desempenho de sistemas MTDC e para a criação de modelos para inserção nos programas de transitórios eletromecânicos. / This work addresses the CSC-based, multiterminal solution for DC transmission. The focus of the study was to analyze a four-terminal three-station MTDC scheme inserted in the Brazilian north-northeast power system through modeling, simulation and evaluation of performance regarding stability during electromechanical transients. The system is modeled in PSCAD/EMTDC and EMTP-RV programs, with special detail in the MTDC topology, controls and technical/operative requirements. It is also described the thyristor-based converters, the DC lines, capacitor banks for power factor compensation, as well as the synchronous generators and their regulators. The system performance is evaluated through simulation of converter initialization, steady state response and transient response after contingencies. Thus, this research not only contributes to the understanding of the performance and operation of MTDC systems, but it also assists the development of MTDC models for electromechanical transient programs.

Made available in DSpace on 2015-04-14T13:56:17Z (GMT). No. of bitstreams: 1 418751.pdf: 6725279 bytes, checksum: e5d1c8ffd25a23f7c4192f021029d702 (MD5) Previous issue date: 2009-08-28 / Este trabalho apresenta um estudo do conversor CC-CC Zeta operando no modo de condu??o descont?nuo, produzindo uma corrente senoidal retificada em sua sa?da, corrente esta que ser? entregue ? rede el?trica comercial atrav?s de um inversor de ponte completa operando em baixa freq??ncia. O conversor Zeta, em conjunto com o inversor de ponte completa, forma o inversor m?dulo integrado. Um controle FeedForward ? utilizado para se obter a m?xima pot?ncia dispon?vel nos pain?is solares. Este controle ? desenvolvido atrav?s de aproxima??es lineares das caracter?sticas el?tricas dos pain?is solares quando nestes incidem diferentes n?veis de insola??o e temperatura. ? apresentado neste trabalho o modelo de espa?os de estados m?dio para o conversor Zeta operando no modo de condu??o descont?nuo, considerando a resist?ncia interna da maioria dos seus componentes. Simula??es e resultados experimentais s?o apresentados.