O presente trabalho apresenta a simulação de uma topologia de conversor CC/CA com o uso de técnicas de comutação suave, baseadas na comutação com tensão nula na maioria das chaves. O trabalho está relacionado com o estudo da viabilidade de implementação deste conversor. A proposta do conversor estudado nesse trabalho consiste na síntese de correntes alternadas em uma ampla gama de freqüências, para ser usado como plataforma para o desenvolvimento em outros estudos. Estes estudos englobam a comutação suave, considerações sobre simulações, modelagem de componentes eletrônicos voltados para a eletrônica de potência, entre outros itens. Do ponto de vista topológico, o conversor apresentado é constituído por uma etapa CC/CA, o inversor, e uma etapa CA/CA, o cicloconversor. O estágio inversor gera uma tensão de alta freqüência que é passada para o estágio cicloconversor por meio de transformador. O cicloconversor converte o sinal de alta freqüência para alimentar cargas indutivas de corrente alternada de qualquer fator de potência. O uso de transformador possibilita a adoção de uma ampla faixa de tensões de entrada, além de isolar a saída do conversor. No trabalho são analisados o circuito gerador de alta freqüência, bem como o cicloconversor que converte essa alta freqüência na freqüência desejada. São realizadas ainda simulações no domínio do tempo, as quais são apresentadas nesse trabalho. São relatados os programas utilizados para desenvolver assimulações, bem como as demais ferramentas relacionadas à análise e processamento dessas simulações. Também é apresentado um estudo preliminar de diversos modelos para simulações em eletrônica de potência, como transformadores, indutores e transistores MOSFET, levando-se em consideração as altas freqüências e altas potências envolvidas. / This work presents simulation of DC/AC converter topology using soft-switching techniques, based in zero voltage switching. This relates the study of implementation viability of this topology. The proposal of the converter studied in this work consists in the alternating current synthesis in a wide range of frequency to be used as development platform in others studies. From topological point of view the converter presented is composed by DC/AC stage (the inverter) and AC/AC stage (the cycloconverter). The inverter stage produce a high frequency voltage which is delivered to the cycloconverter stage through a transformer. The cycloconverter converts the high frequency signal in a low frequency alternative current to inductive loads of any power factor. The use of a transformer allows a wide range of the input voltage, as well as insulate the output of the converter. The inverter stage, which generates high frequency, and the cycloconverter stage, which converts that high frequency in a wanted frequency, are both analyzed in this work. Simulations in time domain are realized too. The programs which were utilized to make that simulations are explained, as well as other tools related with the analysis and processing of that simulations. Moreover, a preliminary study of some models for power electronic simulation are apresented, like transformers, inductors and MOSFET transistors, considering high power and high frequencies involved in.

O presente trabalho apresenta a simulação de uma topologia de conversor CC/CA com o uso de técnicas de comutação suave, baseadas na comutação com tensão nula na maioria das chaves. O trabalho está relacionado com o estudo da viabilidade de implementação deste conversor. A proposta do conversor estudado nesse trabalho consiste na síntese de correntes alternadas em uma ampla gama de freqüências, para ser usado como plataforma para o desenvolvimento em outros estudos. Estes estudos englobam a comutação suave, considerações sobre simulações, modelagem de componentes eletrônicos voltados para a eletrônica de potência, entre outros itens. Do ponto de vista topológico, o conversor apresentado é constituído por uma etapa CC/CA, o inversor, e uma etapa CA/CA, o cicloconversor. O estágio inversor gera uma tensão de alta freqüência que é passada para o estágio cicloconversor por meio de transformador. O cicloconversor converte o sinal de alta freqüência para alimentar cargas indutivas de corrente alternada de qualquer fator de potência. O uso de transformador possibilita a adoção de uma ampla faixa de tensões de entrada, além de isolar a saída do conversor. No trabalho são analisados o circuito gerador de alta freqüência, bem como o cicloconversor que converte essa alta freqüência na freqüência desejada. São realizadas ainda simulações no domínio do tempo, as quais são apresentadas nesse trabalho. São relatados os programas utilizados para desenvolver assimulações, bem como as demais ferramentas relacionadas à análise e processamento dessas simulações. Também é apresentado um estudo preliminar de diversos modelos para simulações em eletrônica de potência, como transformadores, indutores e transistores MOSFET, levando-se em consideração as altas freqüências e altas potências envolvidas. / This work presents simulation of DC/AC converter topology using soft-switching techniques, based in zero voltage switching. This relates the study of implementation viability of this topology. The proposal of the converter studied in this work consists in the alternating current synthesis in a wide range of frequency to be used as development platform in others studies. From topological point of view the converter presented is composed by DC/AC stage (the inverter) and AC/AC stage (the cycloconverter). The inverter stage produce a high frequency voltage which is delivered to the cycloconverter stage through a transformer. The cycloconverter converts the high frequency signal in a low frequency alternative current to inductive loads of any power factor. The use of a transformer allows a wide range of the input voltage, as well as insulate the output of the converter. The inverter stage, which generates high frequency, and the cycloconverter stage, which converts that high frequency in a wanted frequency, are both analyzed in this work. Simulations in time domain are realized too. The programs which were utilized to make that simulations are explained, as well as other tools related with the analysis and processing of that simulations. Moreover, a preliminary study of some models for power electronic simulation are apresented, like transformers, inductors and MOSFET transistors, considering high power and high frequencies involved in.

Made available in DSpace on 2016-12-23T14:07:25Z (GMT). No. of bitstreams: 1 helio parte1.pdf: 1713469 bytes, checksum: 8508da763de16f05e303b27a5e2f576c (MD5) Previous issue date: 2009-07-20 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Em siderúrgicas que utilizam o processo de laminação de tiras a quente, é muito comum o uso de cicloconversores com potências nominais da ordem de megawatts, para o acionamento de motores síncronos. Os cicloconversores absorvem uma corrente distorcida da rede elétrica, causando assim uma distorção de tensão no ponto de acoplamento comum (PAC) e inúmeros problemas de qualidade da energia elétrica. Uma solução muito utilizada para a mitigação harmônica nesta aplicação é obtida através do uso de filtros passivos, com vários estágios de filtragem. Porém esta é uma solução que pode causar ressonância harmônica, aumentando assim a distorção harmônica no sistema elétrico e causando sobrecarga no sistema de filtragem. Neste trabalho é apresentado um estudo de caso em uma grande siderúrgica, localizada na Grande Vitória. Por meio de medições na subestação do laminador de tiras a quente, são apresentadas as principais formas de onda das correntes e tensões, em conjunto com seus espectros harmônicos, que comprovam a existência do fenômeno da ressonância harmônica. Como está prevista uma expansão de 30% na carga do laminador, torna-se necessário um estudo do comportamento do sistema elétrico por meio de simulação, pois o fenômeno da amplificação harmônica pode aumentar os níveis de distorção e afetar o desempenho do sistema de filtragem passiva. Foi utilizado um modelo para o sistema sob estudo desenvolvido, o qual apresenta forte grau de correlação com o sistema real. De posse do modelo é realizada uma análise comparativa por meio de simulação entre duas topologias de filtragem híbrida, o filtro híbrido série e o paralelo, para a filtragem harmônica e amortecimento da ressonância. Os resultados obtidos mostram que o filtro híbrido série é a topologia que permite realizar o amortecimento harmônico e melhorar as características de compensação harmônica do sistema de filtragem passiva, com um filtro ativo de menor potência nominal, quando comparado a um filtro híbrido paralelo. Porém, esta estrutura não possui boas características de filtragem em elevada frequência, função que o filtro híbrido paralelo pode realizar, porém com um filtro ativo de elevada potência nominal. Por final é mostrado que um filtro híbrido série, composto por um filtro ativo e banco de capacitores aplicado ao sistema elétrico do laminador, pode proporcionar os mesmos resultados de compensação harmônica e amortecimento da ressonância, com um filtro ativo de menor potência, quando comparado à estrutura híbrida tradicional, composta pela associação série entre um filtro ativo e passivo.