APOLINÁRIO, M. F. Nobreak dupla conversão monofásico isolado em alta frequência com tensão de entrada bivolt e potência de 1kVA, baseado no conceito de circuito multi-portas. 2017. 184 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica)-Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2017. / Submitted by Hohana Sanders (hohanasanders@hotmail.com) on 2017-06-21T12:20:44Z No. of bitstreams: 1 2017_dis_hmlflima.pdf: 6605435 bytes, checksum: a5df59cade665115c9dac90f1ec584b0 (MD5) / Rejected by Hohana Sanders (hohanasanders@hotmail.com), reason: on 2017-06-21T12:36:59Z (GMT) / Submitted by Hohana Sanders (hohanasanders@hotmail.com) on 2017-06-21T12:37:34Z No. of bitstreams: 1 2017_dis_mfapolinário.pdf: 4850859 bytes, checksum: 4f7e96473c01ab5687eb8509a5513316 (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2017-06-21T16:47:58Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2017_dis_mfapolinário.pdf: 4850859 bytes, checksum: 4f7e96473c01ab5687eb8509a5513316 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-06-21T16:47:58Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2017_dis_mfapolinário.pdf: 4850859 bytes, checksum: 4f7e96473c01ab5687eb8509a5513316 (MD5) Previous issue date: 2017-03-16 / This research presents a single-phase double conversion Uninterruptible Power Supply (UPS) designed with two alternating voltage levels, alternating output voltage 110V, 24V battery-set, and apparent output power of 1kVA. The UPS topology proposed is based on multi-port circuit concept, which uses an isolated High Frequency Transformer (HFT) that interconnected different power sources. The mentioned multi-port circuit consists in two input ports, and two output ports dedicated to feed the Full-Bridge voltage source inverter, and battery-charger derived from Buck topology. The primary power is connected to the input port through a Full-Bridge converter, and the standby power is connected to another input port through a voltage-feed Push-Pull converter. Some particularities of proposed system are indicated: two conversion stages for each operation mode, and the three levels square voltage waveform at the output inverter. It is also observed the practicality in the way that different sources of energy can be interconnected to the proposed UPS, which is not seen in other works. A prototype from proposed UPS was assembled, it was achieved an efficiency superior to 80% in grid mode for 1kVA, and an efficiency of 74% in battery mode for 860VA. Thus, the proposed uninterrupted system is considered an alternative to applications with power less than or equal to 2kVA. / Este trabalho apresenta o projeto de um sistema ininterrupto de energia (nobreak) dupla conversão monofásico com tensão na entrada alternada bivolt, tensão na saída alternada de 110V, tensão no banco de baterias de 24V, e potência aparente na saída de 1kVA. A topologia do nobreak proposta está baseada no conceito de circuito multi-portas, a qual faz uso de um transformador isolador de alta frequência que permite a interconexão entre diferentes fontes de energia. O referido circuito multi-portas apresenta duas portas de entrada, e duas portas de saída dedicadas a alimentar o inversor de tensão em ponte-completa, e o carregador de baterias derivado da topologia Buck. A rede elétrica é conectada à porta de entrada através de um conversor ponte-completa, e o banco de baterias é conectado a outra porta de entrada através de um conversor Push-Pull alimentado em tensão. Algumas particularidades do sistema proposto são indicadas: dois estágios de conversão para cada modo de operação, e a forma de onda de tensão quadrada com três níveis na saída do inversor. Observa-se também a praticidade na forma como diferentes fontes de energia podem ser interligadas ao nobreak proposto, que até então é dificilmente visto em outros trabalhos. Um protótipo do nobreak proposto foi montado, sendo obtido uma eficiência superior a 80% em modo rede para 1kVA, e uma eficiência de 74% em modo bateria para 860VA. Sendo assim, o sistema ininterrupto proposto é considerado uma alternativa às aplicações com potência menor ou igual a 2kVA.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Automação e Sistemas, Florianópolis, 2015. / Made available in DSpace on 2015-10-20T03:11:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 335025.pdf: 9453575 bytes, checksum: 8ae60b7f1dec126d8e389bd580336a3a (MD5) Previous issue date: 2015 / As microrredes (MR) CC se apresentam como uma solução para determinadas aplicações de distribuição de energia em que se exige expansão modular, eficiência e integração de energias renováveis. A arquitetura da microrrede CC baseia-se no agrupamento de diversas fontes de energia distribuída, dispositivos de armazenamento e cargas, todos acoplados por conversores de potência. A interação dinâmica provocada por essa estrutura de múltiplos estágios de conversores traz problemas de estabilidade, cujas causas são discutidas, bem como as possíveis soluções. Neste trabalho, propõe-se uma modelagem não linear da MR em que abstrai-se a diversidade de fontes/cargas e topologias de conversores, visando obter uma modelagem compacta do sistema. Tal modelagem permite a análise de estabilidade de grandes sinais do sistema de forma analítica, além de prever possíveis comportamentos dinâmicos de caráter oscilatório e de instabilidade que não são possíveis por meio da análise de modelos lineares. Adicionalmente, propõem-se dois controladores por modos deslizantes, integral e washout, para os conversores responsáveis pelo controle de tensão com o objetivo de adicionar amortecimento ativo durante perturbações. Dessa forma, estabelecem-se as regiões seguras de operação por meio da avaliação de diagramas de bifurcação e as diretrizes para o projeto de MR CC robustas.<br> / Abstract : DC micro-grids (MG) are presented as a solution for power distribution applications which requires modular expansion, efficiency and integration of renewable energy. DC MG architecture is based on the grouping of distributed energy resources, storage devices and loads, all coupled by power converters. The dynamic interaction caused by such multi-stage converter structure brings stability problems whose causes and solutions are discussed. It is proposed a nonlinear modeling of the MG which abstracts the diversity of sources/loads and power converters topologies in order to obtain a compact modeling of the system. This modeling allows the large signal stability analysis and it is capable to predict possible oscillatory behaviors and instabilities that are not possible through the analysis of linear models. It is further proposed sliding mode controllers, integral and washout, to the power converters responsible for voltage control in order to add active damping during disturbances. Thus, it is set up safe operating regions through the evaluation of bifurcation diagrams and guidelines for designing robust DC MGs.

CASTELO BRANCO, P. T. V. Sistema de energia elétrica portátil usando painel fotovoltaico para aplicação em notebooks. 2011. 96 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2012. / Submitted by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2012-10-02T18:56:55Z No. of bitstreams: 1 2011_dis_pdetvcastelobranco.pdf: 7798113 bytes, checksum: bb6bdd2e4f1c2d846f05a28ea6300cba (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa(mmarlene@ufc.br) on 2012-10-10T14:43:18Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2011_dis_pdetvcastelobranco.pdf: 7798113 bytes, checksum: bb6bdd2e4f1c2d846f05a28ea6300cba (MD5) / Made available in DSpace on 2012-10-10T14:43:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2011_dis_pdetvcastelobranco.pdf: 7798113 bytes, checksum: bb6bdd2e4f1c2d846f05a28ea6300cba (MD5) Previous issue date: 2011-12-02 / This study proposes the development of a portable power supply to feed notebook computers and other electronic equipment using photovoltaic energy. The complete system is composed by two polycrystalline photovoltaic modules of 54W in parallel, a classic boost converter that allows to work the photovoltaic modules in the maximum power point (MPP) and to charge two lead-acid valve regulated batteries (VRLA Valve-Regulated Lead Acid) of 40Ah associates in series to form a bus of 24Vcc, and a boost-flyback converter that has as function to raise the battery bank voltage of 24Vcc to output voltage of 250Vcc. The boost converter uses the algorithm perturb and observe (P&O) to track the maximum power point of the photovoltaic modules. On the other hand, in the boost-flyback converter operates in continuous conduction mode (CCM) using peak current mode control technique to regulate the output voltage. To verify the feasibility of the two stage power supply, was developed a prototype with first stage of 120W output power, and the second stage of 200W output power. / Este trabalho propõe o desenvolvimento de uma fonte de alimentação portátil para notebooks e outros equipamentos eletrônicos usando energia fotovoltaica. O sistema completo é composto por dois módulos fotovoltaicos poli-cristalinos de 54W conectados em paralelo; um conversor boost clássico usado para controlar a carga das baterias de chumbo-ácido reguladas a válvula (VRLA-Valve Regulated Lead Acid) de 40 Ah associadas em série formando um barramento de 24Vcc e um conversor boost-flyback que tem a função de elevar a tensão do banco de baterias de 24Vcc a uma tensão de saída de 250Vcc. O conversor boost utiliza o algoritmo perturba e observa (P&O) para conseguir o ponto de máxima potência dos módulos fotovoltaicos. Por outro lado, no conversor boost-flyback que opera em modo de condução contínua (MCC) é usada a técnica de controle por corrente de pico. Para verificar o princípio de funcionamento da fonte de alimentação de dois estágios, o primeiro estágio foi desenvolvido com potência de saída de 120W e o segundo estágio com potência de saída de 200W.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2017. / Made available in DSpace on 2017-08-22T04:24:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 347150.pdf: 15393316 bytes, checksum: 0337a1e4e2671231490979eeaa23c6fa (MD5) Previous issue date: 2017 / Esta dissertação apresenta a análise, projeto e experimentação de dois novos inversores tipo Forward, conectados à rede elétrica, para aplicação em sistemas de geração renováveis. As duas topologias propostas diferem entre si, por meio da técnica de desmagnetização do transformador Forward. O primeiro inversor emprega enrolamento terciário para tal e foi concebido para ser aplicável a sistemas cujas potências variam entre 200 e 500 W. Já o segundo inversor utiliza a estrutura duplo-Forward, na qual a desmagnetização do núcleo ocorre pelo enrolamento primário. Estaestrutura utiliza um número maior de componentes, em contrapartida grampeia naturalmente as tensões sobre os semicondutores do primário. A segunda topologia foi concebida para potências que variam entre 500 W e 800 W. Ressalta-se que a proposta tem como objetivo preencher uma lacuna existente nessa faixa de potências, do ponto de vista de topologias inversoras consolidadas. Para cada conversor são feitas análises teóricas, baseadas nos estados topológicos, para em seguida, serem derivados os esforços e os principais equacionamentos além de dimensionar seus componentes. Também é desenvolvido no trabalho uma análise matemática para o projeto dos filtros de entrada (barramento capacitivo) e de saída (L, LC e LCL), sendo escolhido para implementação a estrutura LCL com amortecimento passivo. Por fim, é realizada a modelagem dos conversores orientada ao controle e o projeto de duas malhas, uma de corrente para a injeção de potência à rede e uma de tensão para a regulação do barramento de entrada. Dois protótipos foram projetados, construídos e testados, um de 300 W para a estrutura Forward com enrolamento terciário e outro de 500 W para a estrutura duplo-Forward. Ambos foram projetados para uma tensão de entrada de 85 V e conectados na rede elétrica de 110 Vrms. Os resultados experimentais corroboram o desenvolvimento teórico do trabalho, se apresentando em consonância com a normatização aplicável em termos de distorção harmônica e fator de potência. As topologias se apresentam como uma opção interessante para sistemas entre 200 W e 800 W, faixa de potência que a literatura ainda não apresenta uma solução consolidada.<br> / Abstract : This dissertation presents the analysis, design and experimentation of two novel grid-tie Forward type inverters to be applied in renewable generation systems. The two proposed topologies have as the main difference, the Forward transformer´s demagnetizing technique. The first inverter uses a tertiary winding and was thought to fit in systems which power varies between 200 W and 500 W. The second inverter uses the double-Forward structure, which the core demagnetization happens through the primary winding. This structure uses a higher number of components, in contrast, it naturally clips the primary semiconductor´s voltage. The second topology was thought to be applied in systems which power varying between 500 W and 800 W. The proposal has as main objective to fill a gap in this power range, from the consolidated inverters structures point of view. For each converter, theoretical analysis are done, based on the topological states to be derived, after, the efforts and the main equations, in order to design the components. It is also developed in this study a mathematical analysis to input (capacitive bus) and output filter design (L, LC and LCL), whereby the LCL with passive damping structure was chosen. Lastly, the converter´s control oriented modeling was performed and two loops were designed, one to control the grid injected current and other to regulate the input bus voltage. Two prototypes were designed, constructed and tested, one of 300 W for the Forward with tertiary winding and another of 500 W for the double-Forward. Both of them were designed to support an input voltage of 85 V and to be connected to a 110 Vrms grid. The experimental results confirm the theoretical development belong the study, being in consonance with the applicable standards in terms of total harmonic distortion and power factor. The topologies can be seen as an interesting option for systems between 200 W and 800 W, power range that still does not have a mature solution.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2017 / Made available in DSpace on 2017-09-19T04:09:58Z (GMT). No. of bitstreams: 1 348173.pdf: 10293889 bytes, checksum: 5f586916d8d1f8d875e6448813efdbf6 (MD5) Previous issue date: 2017 / Este trabalho propõe uma família de retificadores boost unidirecionais com alto ganho, esforços de tensão reduzidos nos interruptores e correção de fator de potência. Os conversores propostos baseiam-se na integração entre retificadores boost convencionais e uma célula multiplicadora de tensão tipo ladder a capacitor chaveado. O alto ganho em tensão com esforços de tensão reduzidos sobre os interruptores permite o uso de interruptores mais rápidos e de menor custo. Além disto, a célula de capacitor chaveado é modular e permite cascateamento de seus módulos para aumentar o ganho, e isto permite generalizar o ganho das estruturas em função do número de células usadas. O retificador boost híbrido é apresentado com o indutor no lado CA e, ao alterar a célula de comutação do retificador híbrido, duas novas estruturas bridgeless são geradas. As estruturas propostas podem utilizar as estratégias de controle clássico dos retificadores boost convencionais para obter fator de potência próximo à unidade e tensão de saída controlada. A divisão de tensão na célula de capacitor chaveado ocorre naturalmente e, desta forma, não são necessárias estratégias extras de modulação ou malhas adicionais de controle para tal. Além disto, a tensão nos interruptores é igual à tensão sobre os capacitores, que é uma fração da tensão de saída em função do número de células cascateadas. O trabalho apresenta as análises estática e dinâmica, tanto da célula de capacitor chaveado, quanto das estruturas. A análise da célula individual é usada para o seu dimensionamento, estimação das perdas e para verificar a influência dinâmica da célula no sistema. Por fim, é proposto um modelo dinâmico de ordem reduzida (segunda ordem) das estruturas originais de quarta ordem. Serão apresentadas validações por simulação e experimental das estruturas propostas para a seguinte especificação: 1 kW, 220 V CA de entrada e 800 V CC de saída e frequência de comutação de 100 kHz. Valores de rendimento em torno de 97 % foram obtidos nas estruturas bridgeless. / Abstract: This work proposes a family of bridgeless boost unidirectional rectifiers with high voltage gain, reduced voltage stress on the switches and power factor correction. The proposed converters are based in the integration between the conventional boost rectifier and a ladder switched capacitor voltage multiplier cell. The high voltage gain with reduced voltage stress on the components makes it possible to use faster and low-cost components. Also, the switched capacitor cells are modular and their modules can be stacked to increase the gain, and this allows the generalization of the structures' gain in function of the number of stacked cells. The hybrid boost rectifier is presented with the inductor at the AC side and, by modifying the switching cell of the hybrid rectifier, two novel bridgeless structures are generated. The proposed structures may controlled by the conventional boost rectifiers classic control strategy in order to obtain near unit power factor and regulated output voltage. The voltage self-balance in the switched capacitor cell occurs naturally, therefore no extra modulation technique or additional control loops are necessary. Also, the voltage stress on the switches are the voltage on the capacitors, which is a fraction of the output voltage in function of the number of stacked cells. The work presents the steady state and dynamic analysis of the structures and the switched capacitor cell. The individual analysis of the switched capacitor cell is used for its design, power loss estimation and to verify the dynamic influence of the switched capacitor cell in the entire system. Finally, a reduced order (second order) model of the fourth order original structures. Theoretical analysis, simulation and experimental validations of the proposed structures will be presented for the following specifications: 1 kW, 220 V AC input, 800 V DC output and 100 kHz switching frequency. Near 97% efficiency values were obtained in the bridgeless structure.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2012. / Made available in DSpace on 2013-12-05T22:11:15Z (GMT). No. of bitstreams: 1 317559.pdf: 1694956 bytes, checksum: 31daaf653c032bc55b7d4c0f24acaf29 (MD5) Previous issue date: 2012 / RESUMO: Esta pesquisa aborda a conformidade entre medidas de campos eletromagnéticos radiados e os dados oriundos de simulação de um software comercial para uma fonte chaveada desenvolvida especialmente para este trabalho. Um conversor estático abaixador tipo buck foi desenvolvido e analisado a fim de ser testado conforme as normas vigentes de compatibilidade eletromagnética. Características não ideais do mesmo foram investigadas a fim de prover uma melhor base de informações e, por conseguinte, melhores resultados de simulação. Por fim, estes foram comparados com os valores medidos experimentalmente, possibilitando uma avaliação dos softwares utilizados. Os resultados obtidos foram satisfatórios com um erro médio de ±7% no espectro de frequência medido.<br> / ABSTRACT: This research aims to evaluate the conformity between measurements of electromagnetic radiated fields and data arising from simulation of a commercial software for a switching power supply designed specifically for this study. A static control power buck converter was developed and analyzed in order to be tested according to current regulations on electromagnetic compatibility. Non ideal characteristics thereof were investigated in order to provide a better basis of information and therefore better simulation results. Finally, they were compared with those measured experimentally providing an assessment of the software used. The results were satisfactory with an average error of ± 7% in the measured frequency spectrum.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2013. / Made available in DSpace on 2013-12-05T23:17:14Z (GMT). No. of bitstreams: 1 321636.pdf: 31550860 bytes, checksum: c47058e82c23acbd72d0dec1e4b1ce26 (MD5) Previous issue date: 2013 / Nesta tese apresentam-se os procedimentos envolvidos na implementação prática de uma microrrede composta por um arranjo fotovoltaico de 1 kW,um aerogerador de 1 kW, uma célula a combustível de 1,2 kW e um banco de supercapacitores de 31,5 F/ 250V. O sistema, concebido de maneira apermitir o suprimento ininterrupto de energia a uma carga crítica cc, é capazde operar em dois modos distintos: interligado à rede ou isolado. Quandooperando no modo interligado, a rede elétrica da concessionária se fazpresente, absorvendo a energia excedente nos momentos em que a geraçãorenovável superar a demanda, ou complementando-a, caso contrário.Ressalta-se que neste modo de operação a célula a combustível, por ser afonte cujo custo de despacho é o mais elevado (cenário brasileiro), jamais éacionada. Em contrapartida, no modo isolado, devido à ausência da rede, aoperação do sistema fica condicionada à potência das fontes renováveis,sendo a célula a combustível acionada apenas em casos críticos, de forma aassegurar a continuidade de energia à carga e a autonomia do sistema,definida, por sua vez, pelo montante de hidrogênio estocado. Além daanálise dos resultados inerentes a oito distintos cenários, oriundos dasvariadas combinações de geração e demanda, o trabalho apresentametodologias de escolha, projeto e dimensionamento e controle dosconversores estáticos que compõem cada um dos estágios de processamentode energia, aprofunda a discussão a respeito da geração descentralizada,propõe uma estratégia de controle do fluxo de potência entre as fontesrenováveis, a rede elétrica e a carga crítica e aborda os efeitos relacionadosao emprego de bancos de supercapacitores na estabilidade de sistemascompostos por múltiplas fontes. Por fim, resultados de simulação eexperimentação são apresentados como forma de validar os conceitos. <br> / This work presents the procedures related to the practical implementation of a microgrid composed of 1 kW photovoltaic array, a 1 kW wind generator, a 1.2 kW fuel cell and a supercapacitor bank of 31,5 F/ 250V. The system, designed for allowing the uninterrupted maintenance of critical dc load, is able to operate in two distinct modes: grid-connected or stand alone. When in grid-connected mode, the main grid absorbs the extra generated power or complementing it, depending on the load requirements. In this mode, the fuel cell is never active due its high cost (Brazilian scenario). On the other hand, in standalone mode, the load demand is exclusively supplied by the renewable energy sources. However, the fuel cell is started only if there is not enough power provided by the photovoltaic array and wind turbine generator. Thus, the system autonomy is limited to the amount of stored hydrogen. Besides the analysis concerning the results from eight distinct scenarios, obtained by the combination of power generation and load demand, this work presents the methodologies related to the choice, design, size, and control of the employed power converters, discusses about the concept of decentralized generation, proposes a strategy to control the power flow among the renewable energy source, the main grid and the critical load and describes the effects of supercapacitor banks employment on the microgrid stability. Finally, results from simulation and experimentation are used in order to validate the concepts.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2013. / Made available in DSpace on 2013-12-05T23:57:58Z (GMT). No. of bitstreams: 1 319061.pdf: 71734169 bytes, checksum: cf544285594f4cd08aaf1fe051ad9970 (MD5) Previous issue date: 2013 / Neste trabalho apresenta-se um estudo sobre inversores trifásicos multiníveis em corrente, para o acionamento de motores elétricos. Visando à aplicação em sistemas elétricos de propulsão, alimentados com baterias de baixa tensão, é avaliada uma estrutura de inversor cinco níveis em corrente (5L-CSI). São discutidos métodos de modulação PWM para esta estrutura, bem como a proposição de uma técnica de modulação no espaço vetorial que otimiza aspectos como: redução de níveis de ondulação de tensão nos componentes passivos; equilíbrio na distribuição de perdas nos dispositivos semicondutores; balanço das condições de operação nos componentes magnéticos e redução do volume destes. A implementação do algoritmo de modulação e a obtenção de resultados experimentais são realizadas em um protótipo do 5L-CSI de 2,2 kW. É analisada a modelagem de um conversor eletrônico, composto por um estágio de entrada CC-CC e pelo 5L-CSI, com o intuito de efetuar o controle de um motor síncrono a imãs permanentes. Para verificar a viabilidade do uso do 5L-CSI, em um sistema de propulsão para pequenas embarcações, é apresentado um procedimento para o cálculo das perdas elétricas, visando estimar o rendimento de um sistema de acionamento de 12 kW. <br> / Abstract : This work presents a study on three-phase multilevel current source inverters, to drive electric motors. A five-level current source inverter structure (5L-CSI) is evaluated, aiming to apply it on electric propulsion systems with low voltage batteries. PWM modulation strategies are discussed for this structure, and also, a space vector modulation (SVM) technique is proposed. The proposed SVM optimizes: voltage ripple level on passive components; semiconductor losses distribution and volume reduction of magnetic components. The modulation algorithm implementation is carried out in a 2.2 kW 5L-CSI prototype, providing experimental results. The electronic converter, composed of a dc-dc input stage and a 5L-CSI is mathematically modeled, in order to control a permanent magnet synchronous machine. To verify the 5L-CSI feasibility on small boat propulsion systems, a procedure to calculate the electrical losses is presented, providing the efficiency estimation of a 12 kW drive system.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2016. / Made available in DSpace on 2017-02-28T04:11:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1 344675.pdf: 5420086 bytes, checksum: 04c1347da622dc01da62a0f4240ca555 (MD5) Previous issue date: 2016 / Sistemas polifásicos têm sido empregados, por muitos anos em acionamentos, e recentemente em geração eólica. Quando considera-se sistemas de geração de energia elétrica hexafásicos, habitualmente empregam-se sistema trifásico duplo, defasados de 30 graus elétricos entre si e sem conexão de neutro. Tipicamente, esses sistemas utilizam-se de retificadores a diodos de doze pulsos para converter corrente alternada em corrente contínua, para posteriormente injetar a potência na rede elétrica através de inversores trifásicos. Contudo, podem-se obter melhores resultados utilizando-se retificadores ativos, uma vez que eles proporcionam menor distorção harmônica nas correntes do gerador e uma tensão de saída regulada. Observando isso, essa dissertação propõe uma topologia de retificador ativo para um sistema hexafásico. São utilizados sistemas de referência estacionário e síncrono com o objetivo de obter os modelos dinâmicos do conversor, com isso são propostas estratégias de controle nesses eixos de referências. A topologia, modelo dinâmico e estratégia de controle propostos são validados por simulação e experimentalmente para especificações de: 12 kW, 220 V de tensão de entrada e 800 V de tensão de saída. Os resultados são apropriados, proporcionando tensão de saída regulada, correntes com reduzido conteúdo harmônico, e consequentemente, alto fator de potência.<br> / Abstract : Poly-phase systems have been used for many years in electrical machines and recently in wind power generations. When it comes to six-phase system, they usually are built by a dual three-phase system, shifted by 30 electrical degrees from each other and with no neutral connection. Typically, this system employs a twelve-pulse diode rectifier to converter ac to dc voltages. However, it may be improved if an active rectifier is used, because it can provide lower distortion in generator currents and regulated output voltage. Taking that into account, this work proposes a six-phase active rectifier topology for a dual three-phase system. A stationary and a synchronous frame reference for six-phase system are applied to obtain the converter dynamic model and thus a control strategy is proposed in both frame references. The proposed topology, dynamic model and control strategy were verified by simulation and experimentation for following specification: 12 kW, 220 V at input voltage and 800 V at the output voltage. The results were appropriated, providing a regulated output voltage, an input current with reduced harmonic distortion and thus high power factor.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2016. / Made available in DSpace on 2017-02-28T04:12:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 344128.pdf: 24583713 bytes, checksum: 13d8a21e7c6cfd1cb2c9c41febdc42a8 (MD5) Previous issue date: 2016 / Esta tese de doutorado tem por objetivo o estudo em malha aberta de uma nova topologia para o acionamento de motores de indução trifásicos com enrolamentos em aberto e divididos (open-end split winding induction motor drive) alimentados em média tensão, com o uso de semicondutores de baixa tensão e de alta frequência de comutação (20 kHz). Todos os módulos de uma fase são conectados em série na entrada (1200 V) e, assim, promovendo a divisão dos esforços de tensão. Cada submódulo alimenta um enrolamento em particular do motor, o que resulta na divisão da corrente de fase entre os submódulos através da conexão magnética proporcionada pelo motor. O trabalho demostra que existe um auto balanço das tensões de entrada dos módulos na conexão série, uma divisão natural e equilibrada nas correntes de saída dos inversores, o que permite a operação da estrutura em malha aberta. O desenvolvimento do trabalho se inicia com o estudo da versão monofásica, seguido do estudo do equilíbrio de potência dos inversores e finalizando a etapa monofásica com resultados experimentais. Na versão trifásica será realizado um estudo prévio utilizando um transformador trifásico, sendo em seguida conectado a um motor trifásico (660 V, 10 Hp e 6 polos) com três enrolamentos independentes por fase, finalizando a abordagem do trabalho. Algumas das desvantagens incluem o processamento monofásico de potência, ondulação de corrente na entrada CC e o número elevado de capacitores.<br> / Abstract : This PhD thesis aims to study in open loop configuration a new topology to drive an open-end split winding induction motor for medium voltage applications (up to 1000V), with the use of low voltage and high frequency switching semiconductors (20 kHz). All modules of one stage are connected in series at the input (1200 V) and thus promoting the division of the voltage stress. Each submodule feeds a particular motor winding, which results in the current sharing among the submodules through the magnetic connection provided by the machine. The work demonstrates that there is a self-balance of input voltages of the modules in the series connection, a natural and balanced output currents sharing of the inverters, which allows the operation in open loop mode. The development of the work begins with the study of a single-phase version, followed by the study of inverters balance of power and ending with experimental results. In the three--phase version, a previous study will be held using a three-phase transformer with multiple windings per phase. After confirming the proper operation, it will be connected to a three-phase motor (660 V, 10 Hp and 6 poles) with three independent windings per phase, finalizing the approach of the work. Some of the disadvantages includes the single-phase power processing, current ripple at the DC input and the high number of capacitors.