Resumo: Este trabalho apresenta um novo conversor PWM CC-CC buck não isolado. O conversor é gerado a partir de uma célula de comutação de três estados, composta basicamente por dois interruptores ativos, dois passivos e dois indutores acoplados. Neste conversor apenas metade da potência da carga é processada pelos interruptores ativos, reduzindo assim a corrente de pico sobre estes à metade do valor da corrente de pico de saída, tornando-o importante para aplicações em potências mais elevadas. O volume dos elementos reativos (indutores e capacitores) é reduzido, pois, pela característica do conversor, a freqüência da ondulação da corrente e da tensão de saída é o dobro da freqüência de operação dos interruptores. Para uma menor freqüência de operação, diminuem-se as perdas na comutação. Devido à topologia do conversor, as perdas totais são distribuídas entre todos semicondutores, facilitando a dissipação de calor. Outra vantagem é possuir uma menor faixa de operação na região de descontinuidade em comparação com o conversor buck clássico, ou seja, a faixa de operação no modo de condução contínua é ampliada. É detalhada a abordagem através de análises qualitativa e quantitativa do emprego da célula de comutação de três estados no conversor buck, operando em toda faixa de variação da razão cíclica (0 .D .1). Além de toda a análise matemática e desenvolvimento através de simulação digital, um protótipo de 1kW foi implementado e testado em laboratório. Os principais resultados experimentais estão apresentados e discutidos neste trabalho. / Abstract: This work presents a new PWM DC-to-DC non-isolated buck converter. The converter is generated using the three-state switching cell, comprised of two active switches, two diodes and two coupled inductors. In this converter only part of the load energy is processed by the active switches, reducing the peak current in these switches to half of the value to the peak of the load current. This feature permits to operate this topology in larger power levels. The volume of the power reactive elements (inductors and capacitors) is also decreased since the ripple frequency on the output is twice the switching frequency. For a lower operating frequency, the switching losses are decreased. Due to the topology of the converter, the total losses are distributed among all semiconductors, facilitating the dissipation of heat. Another advantage of this converter is the smaller region to operate in discontinuous conduction mode when compared to conventional buck converter or, in other words, the operation range in continuous conduction mode is enlarged. The theoretical approach is detailed through qualitative and quantitative analyses of the employment of the three states switching cell in the buck converter, operating in the entire every variation range of the duty cycle (0 < D < 1). Besides the mathematical analysis and development through digital simulation, a prototype of 1kW was implemented and tested at laboratory. The main experimental results are introduced and discussed in this work. / Orientador: Falcondes José Mendes de Seixas / Coorientador: Grover Victor Torrico Bascopé / Banca: Dionízio Paschoareli Junior / Banca: João Onofre Pereira Pinto / Mestre

Orientador: Jose Antenor Pomilio / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-07-23T00:30:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Bianchin_CarlosGabriel_M.pdf: 5944018 bytes, checksum: 1f26777ba13623dd869928f5c0257d2e (MD5) Previous issue date: 1997 / Resumo: Atualmente, os aparelhos eletro-eletrônicos de uso doméstico (iluminação e aquecimento) utilizam basicamente dois tipos de controle: liga-desliga e de fase. Tais controles podem fazer com que, na corrente drenada pelos aparelhos, sejam introduzidas harmônicas de baixa frequência com amplitudes acima dos limites estipulados pela norma IEC 1000-3-2, ou ainda produzam variação no nível de tensão de alimentação acima do estipulado pela norma IEC 1000-3-3. Este trabalho apresenta algumas possíveis soluções a estes problemas utilizando conversores abaixadores de tensão atuando como pré-reguladores de fator de potência. Feita a seleção das topologias, faz-se um estudo comparativo buscando a mais adequada para estas aplicações. São apresentados os esultados teóricos e experimentais / Abstract: Electronic household appliances (ilumination and heating) use basically two kinds of control: on-off and phase control. With phase control, the input current can present low frequency harmonics, with values above the limits determined by standard IEC 1000-3-2. On-off control can produce voltage fluctuations higher than the limits of standard IEC 1000-3-3. This work presents some possible solutions using voltage step-down converters running as power factor preregulator. It is done a selection of suitable topologies, and a comparative study in order to choose the most adequate topology for those aplications. Theorical and experimental results are presented. / Mestrado / Mestre em Engenharia Elétrica

Orientador: Yaro Burian Jr / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica / Made available in DSpace on 2018-07-23T14:34:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Goldemberg_Clovis_D.pdf: 6468982 bytes, checksum: 87e06a61c84f83d95cfec792a68fa845 (MD5) Previous issue date: 1995 / Resumo: O projeto e construção de motores de imãs permanentes e comutação eletrônica de elevada potência têm sido objetos de vários estudos e já existem em operação vários protótipos dentre os quais alguns com potência da ordem de milhares de CV. Tal tipo de acionamento envolve um número maior de fases do que aquele utilizado em servomotores "Brusbless DC" além de utilizar arranjos diferentes para a eletrônica de potência. Este trabalho contribui para o aprimoramento das técnicas de projeto, modelamento, simulação e controle deste tipo de máquina. O modelo matemático desenvolvido incorpora os efeitos provocados pela gaiola amortecedora, avançando em relação aos modelos previamente existentes. As técnicas de projeto delineadas permitem calcular de maneira simples o desempenho de uma máquina a partir das suas dimensões básicas (no caso de um rotor magneticamente isotrópico). Os efeitos de reação do induzido são discutidos qualitativamente e quantitativamente. Detalha-se o controlador de corrente utilizado, comparando-o com outras alternativas técnicas existentes. A parte experimental deste trabalho foi realizado em uma máquina de 100 CV. As técnicas de modelamento, projeto e simulação foram aplicadas ao estudo desta máquina, permitindo comprovações experimentais. As contribuições apresentadas por este trabalho fornecem, em primeiro lugar, uma melhor compreensão deste tipo de máquina. Em segundo lugar, possibilitam o estudo de outras máquinas de imãs permanentes, eventualmente de potência superior / Abstract: The design and construction of permanent magnet converter-fed electronically commutated machines of large power has been the subject of many studies and there are already some of these drives, with power of thousands of HP, in service. This kind of drive involves more phases than usuaUy found in "Brushless DC Drives", and uses different configurations for the power electronic converters. This work contributes to the development of the design, modeling, simulation and control of this kind of machine. The mathematical model inc1udes the effects of the damper cage, improving previously existing models. The design technique enables the calculation, by simple means, of the machine behavior from its basic dimensions (in the case of a magnetically isotropic rotor). Armature reaction effects are discussed qualitatively and quantitatively. The current controller is examined, comparing it against other technical choices. The experimental work was done in a machine of 100 HP. The modeling, design and simulation techniques were applied to the study of this machine, enabling comparisons. The contributions presented by this work give, first of all, a better understanding of this kind of machine. Next, they tum possible the study of other permanent-magnet machines, eventually with larger power rating / Doutorado / Doutor em Engenharia Elétrica

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2016. / Made available in DSpace on 2016-09-20T04:17:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 339518.pdf: 42073009 bytes, checksum: 765883a85e48d98988aa4073f6fda2f6 (MD5) Previous issue date: 2016 / Este trabalho apresenta o estudo da integração entre células a capacitor chaveado e células convencionais de comutação. Como resultado, obtêm-se duas células híbridas de comutação, as quais geram uma família de conversores CC-CC híbridos não isolados. Uma célula é denominada de célula passiva de comutação e a outra de célula ativa de comutação. Cada uma gera três conversores: um Buck, um Boost e um Buck-Boost. As duas células híbridas de comutação, juntas, geram seis conversores CC-CC não isolados, todos apresentados nesta Dissertação. Características de ganho no MCC e MCD (quando aplicável), ganho generalizado, análise por espaço de estados para obtenção dos valores médios das variáveis relevantes do circuito e expansão dessa análise com o objetivo de descrever os esforços de tensão e corrente dos componentes do estágio de potência foram realizados para todas as topologias estudadas. A fim de validar experimentalmente a teoria abordada, dois protótipos foram desenvolvidos, um para cada célula híbrida de comutação, cujo objetivo é a validação das seis topologias (três de cada célula de comutação) estudadas. Testes experimentais proporcionaram a validação do ganho estático de todas as topologias e, para a topologia Buck de cada célula (topologia utilizada para dimensionamento e construção dos protótipos), ensaios de eficiência e regulação também foram realizados para tensão de entrada de 600 V e potência nominal de 1 kW.<br> / Abstract: This work presents a study on the integration of switched capacitor cell sand a conventional commutation cell. As a result, two hybrid commutation cells are obtained, which generate a family of DC-DC non isolated hybrid converters. One cell is denominated passive commutation cell and the other one, active commutation cell. Each onegenerates three converters: a Buck, a Boost and a Buck-Boost type.Together, these two hybrid commutation cells generate six converters, all of them are presented in this dissertation. Characteristics of gain inCCM and DCM (if when applicable), generalized gain, steady state analysis to obtain the relevant steady values of the circuit and an expansion from this analysis with the objective of describe the voltage and current stresses on all power components were realized for all topologies. In order to experimentally evaluate the theory, two prototypes were developed, one for each hybrid commutation cell,whose goal is validate the six topologies (three of them from each commutation cell) studied. Experimental tests provided the static gainvalidation to all topologies and, for the Buck converter of each cell (topology used to develop the prototypes), efficiency and regulation tests are also reported for a 600 V of input voltage and 1 kW of ratedpower.

Orientador: Alberto Martins Jorge / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica / Made available in DSpace on 2018-07-20T19:46:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Ito_Ricardo_M.pdf: 4384461 bytes, checksum: a02a22644dc6f83d21f50c2a598092ae (MD5) Previous issue date: 1995 / Resumo: Não informado / Abstract: Not informed. / Mestrado / Mestre em Engenharia Elétrica

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:22:35Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2006-07-07Bitstream added on 2014-06-13T19:28:08Z : No. of bitstreams: 1 balestero_jpr_me_ilha.pdf: 1530452 bytes, checksum: 2f4b0b27a64698bd0dbc3bf2a5590ae7 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Este trabalho apresenta um novo conversor PWM CC-CC buck não isolado. O conversor é gerado a partir de uma célula de comutação de três estados, composta basicamente por dois interruptores ativos, dois passivos e dois indutores acoplados. Neste conversor apenas metade da potência da carga é processada pelos interruptores ativos, reduzindo assim a corrente de pico sobre estes à metade do valor da corrente de pico de saída, tornando-o importante para aplicações em potências mais elevadas. O volume dos elementos reativos (indutores e capacitores) é reduzido, pois, pela característica do conversor, a freqüência da ondulação da corrente e da tensão de saída é o dobro da freqüência de operação dos interruptores. Para uma menor freqüência de operação, diminuem-se as perdas na comutação. Devido à topologia do conversor, as perdas totais são distribuídas entre todos semicondutores, facilitando a dissipação de calor. Outra vantagem é possuir uma menor faixa de operação na região de descontinuidade em comparação com o conversor buck clássico, ou seja, a faixa de operação no modo de condução contínua é ampliada. É detalhada a abordagem através de análises qualitativa e quantitativa do emprego da célula de comutação de três estados no conversor buck, operando em toda faixa de variação da razão cíclica (0 .D .1). Além de toda a análise matemática e desenvolvimento através de simulação digital, um protótipo de 1kW foi implementado e testado em laboratório. Os principais resultados experimentais estão apresentados e discutidos neste trabalho. / This work presents a new PWM DC-to-DC non-isolated buck converter. The converter is generated using the three-state switching cell, comprised of two active switches, two diodes and two coupled inductors. In this converter only part of the load energy is processed by the active switches, reducing the peak current in these switches to half of the value to the peak of the load current. This feature permits to operate this topology in larger power levels. The volume of the power reactive elements (inductors and capacitors) is also decreased since the ripple frequency on the output is twice the switching frequency. For a lower operating frequency, the switching losses are decreased. Due to the topology of the converter, the total losses are distributed among all semiconductors, facilitating the dissipation of heat. Another advantage of this converter is the smaller region to operate in discontinuous conduction mode when compared to conventional buck converter or, in other words, the operation range in continuous conduction mode is enlarged. The theoretical approach is detailed through qualitative and quantitative analyses of the employment of the three states switching cell in the buck converter, operating in the entire every variation range of the duty cycle (0 < D < 1). Besides the mathematical analysis and development through digital simulation, a prototype of 1kW was implemented and tested at laboratory. The main experimental results are introduced and discussed in this work.

Orientador: Oseas Valente de Avilez Filho / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-07-22T00:41:17Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Castro_JoseEduardoGarcia_M.pdf: 3681554 bytes, checksum: 3f4b9397fc9994dd2fabcf11eed7aec2 (MD5) Previous issue date: 1997 / Resumo: Este trabalho objetiva o estudo de técnicas para os vários blocos funcionais de um amplificador comutado em áudio. A faixa de aplicação a que se direciona este estudo compreende os seguintes (baixas tensões, médias requisitos: potências). Aplicação Automotiva baixo custo e médio desempenho. Neste estudo, faz-se a classificação das topologias interessantes para a faixa definida; comentam-se as mais convenientes, de aplicação e determina-se uma para projeto. O trabalho compreende ainda, como objeto de estudo, o projeto e a realização de ensaios com um amplificador comutado, sem a preocupação nem objetivo de construir um amplificador de alto desempenho. São apresentados e discutidos as formas de onda e os resultados das medidas realizadas a partir do protótipo do amplificador comutado desenvolvido / Abstract: Not informed. / Mestrado / Mestre em Engenharia Elétrica

Orientador: Wilmar Bueno de Moraes / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica / Made available in DSpace on 2018-07-25T05:58:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Finco_Saulo_M.pdf: 9491248 bytes, checksum: 489528c73fa99a929aa8d184b8ee30c2 (MD5) Previous issue date: 1996 / Resumo: Este trabalho de tese foi motivado por resultados experimentais que comprovaram eficiência dos transistores LDD-NMOS e LDSD-NMOS na manipulação de potência. Tais transistores são passíveis de serem construídos em tecnologias digitais convencionais, capazes de serem integrados monoliticamente com os seus circuitos de controle. Na primeira parte do Capítulo 1 é apresentado o atual contexto de aplicações do mercado mundial deste segmento da eletrônica, na segunda parte contém um breve histórico do desenvolvimento desta pesquisa no Brasil. No Capítulo 2 são apresentados os principais tópicos da engenharia dos dispositivos de potência, necessários para compreender o modelamento elétrico e a construção dos transistores LDD e LDSD-NMOS, constituindo uma célula de comutação aplicável em inumeras topologias de conversão de potência. No Capítulo 3 é apresentado o principal objeto desta tese que é o projeto de um Dispositivo Inteligente de Potência, cuja funcionalidade é convesão CC-CC, para uma topologia Boost Converter. O circuito foi construído monoliticamente em um processo digital 1.5mm SP DML. Neste capítulo o projeto é descrito estruturalmente e funcionalmente. O comportamento global foi comprovado por simulação elétrica realizada com o netlist extraído do layout. Do mesmo modo a estrutura e a funcionalidade de cada bloco individual que compõem o circuito são também analisadas e comprovadas por simulação elétrica. O circuito foi implementado e testado. Em uma primeira análise os resultados experimentais concordam com os resultados de simulação no entanto não estão no âmbito do estudo apresentado nesta tese. No Capítulo 4 é feita uma recapitulação geral dos tópicos abordados e são apresentadas as potencialidades que este trabalho de pesquisa tem. Algumas metas são colocadas como desafio para a continuidade deste trabalho / Abstract: Not informed. / Mestrado / Mestre em Engenharia Elétrica

Com o início do projeto do satélite universitário ITASAT tornaram-se necessárias pesquisas sobre os diversos subsistemas que compõem um satélite, entre elas a área de suprimento de energia. Esta dissertação procura apresentar um estudo sobre unidades de controle de potência utilizadas no suprimento de energia de satélites que têm a energia solar, através da conversão fotovoltaica, como fonte de energia. Após uma breve revisão dos subsistemas e da história dos satélites, são apresentadas e analisadas as duas principais arquiteturas usadas para o controle de potência: Rastreamento da Potência de Pico (Peak Power Tracking - PPT) e Transferência Direta de Energia (Direct Energy Transfer - DET). O Sequential Switching Shunt Series Regulator (S4R), topologia analisada neste trabalho, é baseado na arquitetura DET e dois modelos foram gerados para sua análise. O primeiro modelo, usado em simulações com o software SPICE, obtém-se a partir do método Switch Network. O segundo modelo é obtido através do método State Space Averaging e é usado em simulações com o software MATLAB. São mostrados e comparados os resultados das simulações e os resultados experimentais, obtidos com o protótipo de um Regulador Shunt Chaveado e com o protótipo do S4R. Por último, concluí-se que o Sequential Switching Shunt Series Regulator é uma solução viável e eficaz para o controle de potência em unidades de suprimento de energia de satélites como o satélite universitário ITASAT.

Capes / Este 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.