Made available in DSpace on 2016-12-12T17:38:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Claudio Bruning.pdf: 22335027 bytes, checksum: fe824200f322a8e500ff651ebdad0fcd (MD5) Previous issue date: 2015-09-23 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / In 2017 the standards organization(s) in the North American and European markets are reducing the allowable limits for harmonic distortion which may increase the need for PFC circuits; therefore, this paper presents study on a rectifier design with high power factor applied in a home appliance refrigerator that meets the requirements of North American and European markets. The electronic board must drive a refrigerator compressor that uses a linear technology. A comparison between different solutions is presented from which two were selected for implementation. These solutions, known as bridgeless PFC, integrate the rectification and the CC-CC conversion in the same stage reducing the conduction losses. The One Cycle Control (OCC) technique was selected due to its simpler auxiliary circuit requirements. Dynamic modeling and quantitative analysis of the converter was performed and a design methodology was derived. This methodology was used to design and build a 300𝑊 prototype with a bus voltage of 390𝑉 and input voltage with two different ranges, 97𝑉 up to 140𝑉 and 180𝑉 up to 264𝑉 . The results include steady state and transient analyses, efficiency, thermal performance and harmonics standards analyses. / Este trabalho apresenta o estudo de um retificador com elevado fator de potência no controle eletrônico de um refrigerador destinado aos mercados norte-americano e europeu, o qual faz uso de um compressor com tecnologia linear. A demanda decorre dos requisitos normativos exigidos por estes mercados, os quais possivelmente a partir de 2017 só poderão ser atendidos com a utilização de circuitos retificadores com elevado fator de potência. Apresenta-se uma comparação entre diferentes soluções, dentre as quais duas foram selecionadas mantendo-se a mesma plataforma. Estas soluções são conhecidas como bridgeless e integram as etapas de retificação e conversão CC-CC em um único estágio, possibilitando a diminuição das perdas por condução. Foi selecionada a técnica conhecida como One Cycle Control (OCC) devido a simplificação dos circuitos auxiliares necessários. Para a implementação do protótipo, é realizada a modelagem dinâmica e a análise quantitativa dos conversores, bem como a definição de todos os componentes necessários. Os conversores são desenvolvidos para atuar até 300 𝑊 com tensão de barramento de 390 𝑉 e tensão eficaz de entrada entre 97 𝑉 140 𝑉 e 180 𝑉 −264 𝑉 . O protótipo é avaliado em condições de regime permanente, transitória, verificação da eficiência, avaliação térmica e atendimento das normas necessárias.

Made available in DSpace on 2016-12-12T17:38:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Paulo Sergio Dainez - resumo.pdf: 31972 bytes, checksum: 94a24928564b90b196513e814cfe09a3 (MD5) Previous issue date: 2010-06-25 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / In the resonant linear compressor the piston is drive by a linear actuator and a resonant mechanical spring directly in the reciprocating motion, this is a mass spring resonant system, eliminating bearing and crank of the conventional reciprocating compressors, and the friction loss has a significant reduction. The maximum displacement of the piston is regulating by the equilibration between the power supply by the actuator and the power transfer to the gas compression process. This type of the compressor is design to work at the resonant frequency of the mass spring system, in this condition the efficiency is maximum. Then the control must drive the linear actuator in the maximum displacement of the piston and adjust the drive frequency at the system resonant frequency. For enable of this process is necessary that piston position is known with precision, however the installation of a sensor have same difficulty, since the refrigeration compressor is hermetic system, and it have high pressure and temperature, with wide range of variation. This work develop the implementation of a full order linear observer to estimate the displacement and the velocity of the piston of the resonant linear compressor, and a control system able to drive the compressor in the maximum piston displacement and in the resonant frequency, and only measured a current of the linear actuator, without sensor inside de compressor. For this a nonlinear model of the compressor and a linear model with variable coefficients for the observer are develop, also a simulator of the system is develop, where the compressor model is controlled by the displacement and the velocity signals calculate by observer, demonstrated the feasibility of the proposed technique in the present work. / Nos compressores lineares ressonantes o pistão é acionado por um atuador linear e molas diretamente no sentido do seu movimento alternativo, formando um sistema massa-mola ressonante, eliminando assim os mancais mecânicos e o sistema biela e manivela dos compressores convencionais, reduzindo de forma significativa as perdas por atrito. A amplitude do deslocamento do pistão é regulada pelo equilíbrio da potência fornecida pelo atuador e a potência transferida para o processo de compressão do gás. Estes compressores são projetados para funcionar na frequência de ressonância do sistema massa-mola, nesta condição a eficiência do sistema é máxima. Assim, o controle deve acionar o atuador linear na máxima amplitude de deslocamento do pistão e ajustar a frequência de acionamento na frequência de ressonância do sistema. Para viabilizar este processo é necessário que o curso do pistão seja conhecido com precisão, porém a instalação de um sensor apresenta dificuldades, pois os compressores de refrigeração são herméticos e estão sujeitos a pressões e temperaturas elevadas e com grande faixa de variação. Este trabalho propõe a implementação de um observador de estados de ordem plena, para estimar o deslocamento e a velocidade do pistão do compressor linear ressonante, e um sistema de controle capaz de acionar o compressor no deslocamento máximo e na frequência de ressonância, medindo somente a corrente no atuador linear, sem a necessidade de sensores instalados dentro do compressor. Para isto desenvolve-se um modelo não linear do compressor e um modelo linear equivalente de coeficientes variáveis para o projeto do observador, também é desenvolvido um simulador do sistema, onde o modelo do compressor é controlado pelos sinais de deslocamento e velocidade calculados pelo observador, demonstrando a viabilidade da técnica proposta no presente trabalho.

In axial compressor, corner separation phenomenon can occur between the blade surface and the hub. This leads to high total pressure losses, blockage and may worsen to surge. Various studies on NACA65-009 blade were previously performed experimentally and numerically to predict the corner separation. The LMFA showed that RANS simulations tend to overestimate it while the Wall-Resolved LES (WRLES) was able to well capture it. The conclusions drawn on RANS are validated here with another solver software. An extensive parametric study is performed on RANS which highlights the good performance of two non-linear turbulence models k − ω Wilcox QCR and EARSM k − kl for for predicting the topology and the intensity of corner separation. They are however very dependent on the mesh and the numerics. A Wall-Modeled LES (WMLES) is then computed. It reproduces well the topology of the separation given by the experiments and predicts similar anisotropy to the WRLES. Nevertheless it shows high sensitivity to the level of turbulence close to the endwall and the boundary layer profile of the upstream flow. Finally, this confirms that the WMLES is a promising alternative to the WRLES in order to study the corner separation on more costly geometries (several blades for instance). / I axiell kompressor kan hörnseparationsfenomen uppstå mellan bladytan och navet. Konsekvenserna är stora totala tryckförluster och kompressor blockering. Olika studier på NACA65-009 bladet utfördes tidigare experimentellt och numeriskt för att förutsäga hörnseparationen. LMFA visade att RANS simuleringar tenderar att överskatta den hörnseparationen medan Vägg-Löst LES (WRLES på engelska) kunde fånga bra den. Slutsatserna som dras om RANS valideras här med en annan lösningsprogramvara. En omfattande parametrisk studie utförs på RANS som belyserde goda prestandan för två icke-linjära turbulensmodeller k − ω Wilcox QCRoch EARSM k − kl för att förutsäga topologin och intensiteten för hörnseparation. Dock är de mycket beroende av nät och numerik. En Vägg-Modell LES (WMLES på engelska) beräknas sedan. Det reproducerar väl topologin för separationen som ges av experimenten och förutsäger liknande anisotropi som WRLES. Dock visar det hög känslighet för turbulensnivån nära ändväggen och gränsskiktsprofilen för uppströmsflödet. Slutligen bekräftar detta att WMLES är ett lovande alternativ till WRLES för att studera hörnseparationen på dyrare geometrier (till exempelflera blad).