CoordenaÃÃo de AperfeÃoamento de Pessoal de NÃvel Superior / This work presents procedures for modeling a Buck-Boost converter based on offline parametric identification techniques, with employment of black box and gray box models. For the identification of the control-to-output-voltage transfer function, the nonlinear Hammerstein model is employed, a particularly interesting structure to identify DC-DC converters for its ability to incorporate nonlinear static characteristic aside from the dynamic behavior of the plant. The identification of the mentioned transfer function is achieved from input and output data, obtained in simulations. In order to identify transfer function parameters, a restricted least squares algorithm is used. As for the identification of the control-to-inductor-current transfer function, a linear black box first order model is considered, with its parameters being determined from systemâs frequency response. In order to show the modelâs utility, a control system is designed based on the identified expressions. The control system employed is the digital version of type 3 compensator for the voltage loop and type 2 compensator for the current loop, both operating under or logics. The identification results of the system presented excellent agreement between the obtained parametric models and the converterâs behavior, showing the reliability of the identification techniques employed in this work. Furthermore, the control system designed from the identified transfer functions presented good performance, providing stability and quick disturbance rejection, bolstering the validity of parametric identification methods applied to the Buck-Boost converter. / Este trabalho apresenta procedimentos para a modelagem de um conversor Buck-Boost com base em tÃcnicas de identificaÃÃo paramÃtricas offline com emprego de modelos matemÃticos tipo caixa preta e caixa cinza. Para a identificaÃÃo da funÃÃo de transferÃncia que relaciona a tensÃo de saÃda e a razÃo cÃclica, à empregado o modelo nÃo linear de Hammerstein, estrutura particularmente interessante para aplicaÃÃo em identificaÃÃo de conversores CC-CC por incorporar a caracterÃstica estÃtica nÃo linear da planta de forma dissociada ao seu comportamento dinÃmico. A identificaÃÃo da funÃÃo de transferÃncia citada à feita a partir de dados de entrada e saÃda do sistema, medidos em simulaÃÃo. Para determinaÃÃo dos parÃmetros da funÃÃo de transferÃncia que relaciona a tensÃo de saÃda e a razÃo cÃclica, à utilizado um algoritmo de mÃnimos quadrados nÃo recursivo com restriÃÃes. Quanto à identificaÃÃo da funÃÃo de transferÃncia que relaciona a corrente no indutor e a razÃo cÃclica, à empregado um modelo caixa preta linear de primeira ordem, sendo os parÃmetros de tal modelo determinados a partir da resposta em frequÃncia do sistema. Visando mostrar a utilidade dos modelos paramÃtricos, à realizado um projeto de controle com base nas expressÃes identificadas. O sistema de controle adotado à a versÃo digital de um compensador tipo 3 para a malha de tensÃo e de um compensador tipo 2 para a malha de corrente, que operam de forma alternada segundo a lÃgica ou. Os resultados de identificaÃÃo do sistema apresentam uma excelente concordÃncia entre os modelos paramÃtricos obtidos e o comportamento do conversor, mostrando a confiabilidade das tÃcnicas de identificaÃÃo empregadas nesse trabalho. Adicionalmente, o sistema de controle projetado a partir das funÃÃes de transferÃncia estimadas apresentou bom desempenho, garantindo estabilidade e rÃpida rejeiÃÃo a distÃrbios, reforÃando a validade dos mÃtodos de identificaÃÃo paramÃtrica aplicados ao conversor Buck-Boost.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:22:31Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2011-08-05Bitstream added on 2014-06-13T20:09:42Z : No. of bitstreams: 1 souza_fs_me_ilha.pdf: 685362 bytes, checksum: 69b1ef9da6ea6cde4e9978452b127ff7 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Este trabalho descreve um sistema de extração de potência de power harvesting utilizando transdutores piezelétricos. Com o objetivo de extrair a máxima potência e assim ter um maior rendimento do sistema, foram projetados e testados alguns circuitos eletrônicos. Um circuito de controle com componentes discretos e de baixo consumo foi projetado para controle da chave do retificador chaveado e bias-flip. A energia extraída será utilizada para alimentar um sistema de aquisição de dados e um sensor de temperatura associado a este sistema. O sistema de power harvesting é constituído por uma estrutura mecânica, transdutor piezelétrico, circuito retificador e um conversor CC-CC. Na estrutura mecânica está localizado o transdutor piezelétrico e este transdutor proporciona a conversão de energia mecânica em energia elétrica. Para efeito deste estudo considera-se que o transdutor piezelétrico comporta-se como uma fonte de tensão alternada, que será retificada e armazenada em um supercapacitor, para depois ser utilizada na alimentação do sistema de aquisição de dados. Os conversores CC-CC são utilizados para maximizar a quantidade de energia obtida do transdutor piezelétrico e fornecer tensão ao supercapacitor. No entanto, uma das limitações desses sistemas é a baixa quantidade de energia gerada por esses dispositivos. Assim, para que haja uma minimização das perdas dos circuitos eletrônicos e possa se extrair a máxima potência possível do piezelétrico obtendo um melhor rendimento do sistema, este trabalho investigará a utilização dos circuitos retificadores em ponte, retificador em ponte chaveado, retificador bias-flip e o conversor buck-boost, além de utilizar a energia armazenada para alimentar um sistema de aquisição de dados associados a um sensor de temperatura... / This work describes several circuits for power extracting of power harvesting systems using piezoelectric transducers. In order to extract the maximum power and to achieve the maximum performance of these systems some electronic circuits were projected and tested. A control circuit with discrete components and low power consumption is designed to control switch of the switch-only and bias-flip rectifier. The goal is that the energy extracted is used to supply power electronic devices. That will be, in this work, a temperature sensor that is placed in a difficult access area. The power harvesting system is composed by a mechanical structure, a piezoelectric transducers, a rectifier and a DC-DC converter. The piezoelectric transducers were placed in the mechanical structure, these transducers are responsible to convert mechanical energy into electrical energy. In this work the piezoelectric transducer was considered an AC voltage source. This voltage will be rectified and then stored in supercapacitor, to be used in electronic circuits. The DC-DC converters were used to achieve maximum power from piezoelectric transducer and to supply voltage to the supercapacitor. However, one of the limitations of these systems is the low amount of power generated by the transducer. This way, it is mandatory to reduce the losses at the electronic components and extract the maximum power possible from the piezoelectric to improve the performance. This work investigates the full-bridge rectifier, switch-only rectifier, bias-flip rectifier and buck- boost converter, besides it aims to use the stored energy to supply a temperature sensor. Using the flip-bias rectifier improves the power up to 200%, and the switch-only rectifier by 150% in relation to full-bridge rectifier. And the efficiency changed from 35% (full-bridge)... (Complete abstract click electronic access below)

Made available in DSpace on 2016-08-17T14:52:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao-GuilhermeCarvalhoFarias.pdf: 1837201 bytes, checksum: 75a44efdfd7752087fd597668e388184 (MD5) Previous issue date: 2016-02-29 / This study consists in a comparative analysis of MPPT strategies for low power wind turbines and the development of a control methodology for a battery charging system. The main MPPT strategies in the literature are described and implemented, along with all of their auxiliary control loops. To perform the comparison, a simulation platform is developed. Mathematical modeling of all components in the platform is described, as well as how they relate with each other. This platform allows keeping the system parameters the same for all methods, and modifying only the necessary to implement each of them. The control method for battery charging is presented and analyzed. One of the MPPT strategies described is applied together with this methodology. The methodology of the simulations are performed with switched models to validate the project realized with the developed average models. / Este trabalho consiste na análise comparativa entre métodos MPPT para turbinas eólicas de pequeno porte e desenvolvimento de uma metodologia de controle para um sistema de carregamento de baterias. Os principais métodos de MPPT presentes na literatura são descritos e implementados, juntamente com suas malhas de controle auxiliares. Para realizar a comparação, uma plataforma de simulação é desenvolvida. O modelamento matemático de todos os componentes presentes na plataforma é descrito, bem como a forma como eles se relacionam. Essa plataforma permite manter os parâmetros do sistema iguais para todos os métodos, somente modificando o necessário para implementar cada um deles. A metodologia de controle para carregamento de baterias é apresentada e analisada. Um dos métodos de MPPT descritos é aplicado juntamente à essa metodologia. As simulações da metodologia são realizadas com modelos chaveados, para validar o projeto realizado com os modelos médios levantados.