Este trabalho tem como principal objetivo apresentar uma investigação e uma metodologia de projeto, até o presente momento inédita, de uma topologia de um conversor ca-cc trifásico de comutação forçada. Através da análise desenvolvida neste trabalho, determina-se um modelo matemático do conversor ca-cc para os quatro modos que determinam o processo da comutação nesse circuito. Esse modelo resulta em sistemas de equações fundamentais na forma de equações diferenciais, que são resolvidos com a finalidade de determinar o comportamento do circuito do conversor durante o processo de comutação e de obter uma metodologia de projeto. Com o objetivo de validar a investigação e o método de projeto foi implementada simulação computacional, no programa Simmon, dos intervalos de comutação do conversor ca-cc de comutação forçada. Essa estrutura, que durante a sua operação emprega tanto a comutação forçada como a natural, quando comparada com os conversores de comutação natural apresenta várias vantagens, como um alto fator de potência e a eliminação dos harmônicos de baixa ordem na linha ca (utilização da comutação forçada com a técnica de modulação por largura de pulso PWM), como mostra vátios trabalhos publicados, que estão desctitos na parte de referências bibliográficas deste texto. / The main objective of this work is to present an investigation and a design method, which up to now is not available in the literature, of a three-phase force commutated ac-dc convetier. From the analysis developed in this work one obtains the mathematical model of the ac-dc converter for its four modes of commutation, which determine the commutation process in the converter circuit. The fundamental equations, which have been written in the form of differential equations, are solved to determine the behaviour of the converter circuit during commutation, and also to obtain a design method. To validate the analysis and the design procedure, computer simulation of the commutation intervals of the ac-dc converter was implemented using the program Simnon. The three-phase ac-dc converter, which uses both forced and line commutation, when compared with the conventional line commutated converter, presents several advantages as a high power factor and the elimination of lower harmonics of the ac line (utilization of the forced commutation and the pulse width modulation strategy), as it is shown in several published works, which can be found in the references of this work.

Este trabalho tem como principal objetivo apresentar uma investigação e uma metodologia de projeto, até o presente momento inédita, de uma topologia de um conversor ca-cc trifásico de comutação forçada. Através da análise desenvolvida neste trabalho, determina-se um modelo matemático do conversor ca-cc para os quatro modos que determinam o processo da comutação nesse circuito. Esse modelo resulta em sistemas de equações fundamentais na forma de equações diferenciais, que são resolvidos com a finalidade de determinar o comportamento do circuito do conversor durante o processo de comutação e de obter uma metodologia de projeto. Com o objetivo de validar a investigação e o método de projeto foi implementada simulação computacional, no programa Simmon, dos intervalos de comutação do conversor ca-cc de comutação forçada. Essa estrutura, que durante a sua operação emprega tanto a comutação forçada como a natural, quando comparada com os conversores de comutação natural apresenta várias vantagens, como um alto fator de potência e a eliminação dos harmônicos de baixa ordem na linha ca (utilização da comutação forçada com a técnica de modulação por largura de pulso PWM), como mostra vátios trabalhos publicados, que estão desctitos na parte de referências bibliográficas deste texto. / The main objective of this work is to present an investigation and a design method, which up to now is not available in the literature, of a three-phase force commutated ac-dc convetier. From the analysis developed in this work one obtains the mathematical model of the ac-dc converter for its four modes of commutation, which determine the commutation process in the converter circuit. The fundamental equations, which have been written in the form of differential equations, are solved to determine the behaviour of the converter circuit during commutation, and also to obtain a design method. To validate the analysis and the design procedure, computer simulation of the commutation intervals of the ac-dc converter was implemented using the program Simnon. The three-phase ac-dc converter, which uses both forced and line commutation, when compared with the conventional line commutated converter, presents several advantages as a high power factor and the elimination of lower harmonics of the ac line (utilization of the forced commutation and the pulse width modulation strategy), as it is shown in several published works, which can be found in the references of this work.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:22:32Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2010-12-03Bitstream added on 2014-06-13T20:29:04Z : No. of bitstreams: 1 fernandes_rc_me_ilha.pdf: 1607084 bytes, checksum: d60bd1d35a36564730a6c9f6b43790ab (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Este trabalho propõe um novo conversor CA-CC trifásico de múltiplos pulsos com estágios CC-CC elevadores de tensão controlados pela técnica de histerese constante. Nesta proposta não são empregados indutores de interfase. A finalidade deste conversor é a de possibilitar um barramento CC regulado para aplicações embarcadas, acionamentos elétricos e afins, sempre com preocupações relacionadas aos aspectos de Qualidade de Energia Elétrica. Assim, a proposta deve apresentar elevado fator de potência, baixa distorção harmônica total de corrente drenada da rede elétrica. Ampla revisão bibliográfica, reunindo as propostas mais recentes da literatura para conversores com mesma finalidade, é feita para que sejam estudadas as estruturas de potência, técnicas de controle, versatilidade, possibilidade de isolamento galvânico e robustez. Em seguida, é detalhada a proposta principal deste trabalho por meio da apresentação do equacionamento do autotransformador, dos estágios elevadores de tensão e da técnica de controle. Esta análise permite que sejam feitas simulações com todos os elementos do conversor CA-CC e então, se desenvolva o projeto físico dos elementos magnéticos e se escolham os componentes eletrônicos do protótipo. O número reduzido de componentes de controle e a simplicidade dos circuitos de potência são grandes atrativos da proposta discutida. Todas as informações relevantes são descritas detalhadamente e, sempre que possível, meios alternativos de solucionar problemas são também apresentados, de forma que fiquem claras as possibilidades de melhoria da técnica empregada. A operação conjunta de todos os elementos mais a técnica de controle foi validada, de maneira que se comprovou, por meio de ensaios, todos os princípios de funcionamento da proposta de conversor CA-CC. Pelos resultados experimentais, obteve-se corrente drenada... / This work proposes a new AC-DC three-phase multipulse converter with DC-DC boost stages and constant hysteresis control. The objective of this converter is to provide a reliable DC bus for on-board applications, electric motor drives and similars, always considering power quality issues. Thus, the proposal presents high power factor and low harmonic distortions in the currents from the mains. A wide revision is made on other recent proposals found in the scientific literature. Different topologies are compared considering power circuits, control techniques, isolation possibility and robustness. The second chapter presents the details on the main proposal of this work and also the mathematical equations that describe the autotransformer, boost converters and control strategy. Later, simulation results are commented and discussed and the physical design is detailed. The output filter elements, power components and control elements are specified. Experimental results including main waveforms, efficiency, voltage regulation and temperature rise are presented for the autotransformer. The boost stages are also tested and its results are discussed. Finally, the proposed AC-DC converter is tested and the control technique applied to the power stage is validated

fator de potÃncia e recurso para operar com dois valores de tensÃo de entrada. O mesmo à aplicÃvel a sistemas ininterruptos de energia do tipo dupla conversÃo ou on-line com caracterÃsticas de tensÃo de entrada bivolt (110 Vca e 220 Vca) e desta maneira à descartada a utilizaÃÃo de um autotransformador com seletor de tensÃo. O conversor em estudo à composto por dois conversores CA-CC boost clÃssicos, em que, para uma tensÃo de entrada de 110 Vca as entradas sÃo conectadas em paralelo e para uma tensÃo de entrada de 220 Vca as entradas sÃo conectadas em sÃrie. A ideia à fazer com que se tenha uma divisÃo equilibrada na entrada de cada conversor quando a tensÃo da rede elÃtrica for 220 Vca. Assim cada conversor boost clÃssico recebe metade da tensÃo total de alimentaÃÃo do conversor proposto. A estratÃgia de controle à baseada no controle por modo corrente mÃdia aplicada a ambos os conversores para proporcionar a correÃÃo do fator de potÃncia e a regulaÃÃo da tensÃo de saÃda. Para verificar o estudo teÃrico foi desenvolvido o projeto do circuito de potÃncia e controle validando atravÃs de resultados de simulaÃÃo e experimentais para um protÃtipo de 2,4 kW. Para a conexÃo paralelo e sÃrie das entradas, os resultados obtidos foram satisfatÃrios e o conversor operou adequadamente. / This work presents a study of a Double Boost AC-DC Converter with power factor correction and dual input voltage operation capability via a selector switch. Such converter can be applied to on-line uninterruptible power supplies with dual voltage input characteristics, this way avoiding the usage of a low frequency autotransformer. The studied structure is composed by two AC-DC classical boost converters, in which for input voltage of 110 Vac both its inputs are connected in parallel, and, for 220 Vac, they are connected in series. The control strategy is based in the average current mode control applied to both converters, in order to provide the power factor correction and output voltage regulation. Simulation and experimental results for 2.4 kW are presented, and so are validate the theoretical study and design. Connecting the inputs in parallel and series, the results were satisfactory and the converter operated properly.

Made available in DSpace on 2016-12-12T17:38:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Luis Mariano Nodari.pdf: 2083674 bytes, checksum: f3c4bf3291e2d0a7c63bb7bea7118f85 (MD5) Previous issue date: 2011-05-30 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / This work proposes a digital control system for a half-bridge boost rectifier, which composes the input stage of a single-phase transformerless double-conversion UPS. The proposed control system has an inner current loop and two outer voltage loops to maintain near unity input power factor and to regulate the dc bus voltages. The control loops operate with distinct sampling frequencies, so that current loop operates with high sampling frequency, and voltage loops operate with reduced sampling frequency and moving average filters to improve the dynamic response, without affecting the input power factor. Simulation and experimental results are included to demonstrate the performance of the closed-loop system even under severe load conditions. / Esta Dissertação de Mestrado propõe um sistema de controle digital para um retificador meiaponte monofásico, que integra o estágio de entrada de uma UPS não isolada de dupla conversão monofásica. O sistema de controle proposto tem uma malha de corrente interna e duas malhas de tensão externas para manter o fator de potência unitário e regular a tensão no barramento. O controle opera com frequências distintas de amostragem, sendo que a malha de corrente opera com alta frequência de amostragem, enquanto as malhas de tensão operam com baixas frequências e com filtros de média móvel para melhorar a resposta dinâmica das tensões de saída do retificador, sem afetar o fator de potência de entrada. Resultados de simulação e experimentais demonstram o bom desempenho do sistema de controle digital proposto mesmo em condições severas de carga.

Submitted by Renata Lopes (renatasil82@gmail.com) on 2016-06-10T11:59:43Z No. of bitstreams: 1 marcelopaschoaldias.pdf: 2362586 bytes, checksum: de75d2d7f7b0ebf296ee1a44eeb6874f (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2016-07-13T13:48:14Z (GMT) No. of bitstreams: 1 marcelopaschoaldias.pdf: 2362586 bytes, checksum: de75d2d7f7b0ebf296ee1a44eeb6874f (MD5) / Made available in DSpace on 2016-07-13T13:48:14Z (GMT). No. of bitstreams: 1 marcelopaschoaldias.pdf: 2362586 bytes, checksum: de75d2d7f7b0ebf296ee1a44eeb6874f (MD5) Previous issue date: 2012-08-29 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Esta dissertação tem como foco principal a avaliação do emprego de um conversor de baixo custo, operando em baixa frequência, para o acionamento de diodos emissores de luz (LEDs) usados em luminárias de baixa potência. A proposta considera inicialmente um conversor CA-CC conhecido como pré-regulador boost de alto fator de potência operando em baixa frequência, ou seja, um único acionamento liga-desliga para cada semiciclo da rede elétrica. Um protótipo experimental com potência de saída de 11 W foi implementado e comprova a possibilidade de emprego do conversor pretendido. Neste caso, foi observada por meio de avaliação fotométrica uma redução de 11% na eficácia luminosa do conjunto luminoso, em comparação com operação CC ideal, algo que se atribui à natureza descontínua da corrente nos LEDs. O pré-regulador apresentou um fator de potência de 0,97 e uma eficiência de 59%, em especial devido ao uso de um transformador abaixador de baixa frequência sobredimensionado. Pelo fato de impor à lâmpada uma corrente descontínua, o conversor proposto não emprega capacitores eletrolíticos, característica que contribui para uma elevada vida útil do circuito de acionamento. Um circuito similar, orientado à iluminação pública e que dispensa o uso de transformadores abaixadores, também é avaliado com apoio de simulação computacional. Neste caso, pode ser esperada uma eficiência global muito mais elevada. Outro pré-regulador baseado no mesmo princípio, porém empregando uma topologia tipo Ćuk, também é avaliado por meio de simulações, permitindo-se antever uma proposta de baixo custo, acionamento simplificado, elevada eficiência global, elevada eficácia luminosa e elevada vida útil. Finalmente, um estudo complementar desta dissertação considera a influência do posicionamento geométrico dos LEDs para a distribuição luminosa no plano de trabalho. Uma análise matemática e experimental é conduzida neste sentido e contribuiu para a alocação das unidades luminosas ao longo da barra de suporte da luminária de baixa potência implementada. / This work is mainly focused on the evaluation of the use of a low-frequency and low-cost converter intended to drive light emitting diodes employed in low power lighting fixtures. The proposal considers at first a high power factor boost pre-regulator converter featuring a low frequency switching of the main power device, which is driven twice each electric mains cycle. An experimental prototype with output power of 11 W is implemented and proves the concept feasibility. In this case, photometry studies show a reduction of 11% in the LEDs luminous efficacy, as compared to an ideal DC operation, which is due to the discontinuous nature of the output current. The boost pre-regulator presented a power factor of 0.97 and a global efficiency of 59%, something that can be imputed to the use of an underrated low frequency transformer. Despite some disadvantages, the discontinuous nature of LEDs current allows the converter to avoid using electrolytic capacitors, what confers an extended lifetime to the proposed driver. A similar circuit, which does not need transformers at all and is devised to be employed in street lighting, is also evaluated by means of numerical simulation. Moreover, another low frequency pre-regulator based on the Ćuk converter is evaluated with the aid of computer simulation, and the results show that it could be attained in practice a high global efficiency, high luminous efficacy and extended driver lifetime. Finally, a complementary study accomplished during this dissertation evaluates the influence of the geometric positioning of the LEDs for the luminous distribution over a given plane to be lit. Mathematical and experimental analysis have been developed contributing for the right allocation of lighting unities along the heatsink bar which bears the lighting fixture prototype.