Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. / Made available in DSpace on 2012-10-20T08:48:56Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2014-09-26T02:21:55Z : No. of bitstreams: 1 182771.pdf: 73989304 bytes, checksum: 59bb2e9ff05b3520e12acb12ae73c015 (MD5) / Trata do estudo de um sistema de iluminação com alto fator de potência e controle de luminosidade, para alimentar um grupo de lâmpadas fluorescentes de 40W. O sistema é composto por um retificador de 10kW trifásico baseado no transformador de interfase de linha (LIT), dez conversores do tipo BUCK de 1kW para regular a tensão CC e variar sua amplitude de acordo com uma tensão externa isolada aplicada ao conversor, e duzentos e cinqüenta inversores com seus respectivos filtros ressonantes. A estrutura apresenta uma solução inovadora em sistemas de iluminação.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. / Made available in DSpace on 2012-10-18T11:41:53Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2014-09-25T19:56:34Z : No. of bitstreams: 1 182390.pdf: 3191812 bytes, checksum: a7c66aa6caaf868076d140450433c5f1 (MD5) / Este trabalho apresenta o projeto de um conversor CC-CC isolado ponte completa ZVS-PS (Zero Voltage Switching, Phase-Shift) de 6kW operando a 70kHz para aplicações em carregadores de baterias para centrais de Telecomunicações.A principio é apresentado uma comparação, quanto a esforços de corrente e tensão, entre duas topologias: o conversor três níveis e o ponte completa. É escolhido o ponte completa, devido às perdas nos interruptores serem menores para esta aplicação com potência. Logo em seguida também é feito uma comparação entre dois retificadores: o retificador ponto com médio e o dobrador de corrente. Prosseguindo, fez-se uma metodologia de projeto utilizando o conversor ponte completa com grampeamento pelo lado primário e secundário. O funcionamento dos circuitos de supervisão, controle e comando foram apresentados. E por fim, no capítulo cinco são apresentados o projeto e os circuitos completos da parte de potência, controle e supervisão. Resultados de simulação e experimentação para um conversor com tensão de entrada de 450V, potência de 6kW/100A também são apresentados.

Tese (Doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. / Made available in DSpace on 2012-10-18T21:05:03Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2016-01-09T04:15:45Z : No. of bitstreams: 1 151947.pdf: 5642963 bytes, checksum: efcc9a3cef62d0009a1949ae102311ad (MD5) / O presente trabalho aborda o estudo de novos tipos de retificadores para médias e altas potências, onde a corrente de entrada tem multiníveis. A idéia central da utilização dos multiníveis de corrente é diminuir a taxa de distorção harmônica da corrente de entrada dos retificadores. Com isto, consegue-se diminuir as distorções que os retificadores causam na rede de distribuição de energia elétrica e aumentar seu fator de potência. Após uma breve revisão dos retificadores atualmente em uso, o método de geração dos novos retificadores multinível é proposto e muitas topologias são geradas. Critérios gerais para o correto funcionamento destas novas topologias são desenvolvidos e mostra-se que sempre é possível trabalhar com fator de deslocamento unitário, aumentando ainda mais o fator de potência do retificador. O mais promissor dos retificadores propostos, dentre os que utilizam células multinível de 2 estágios, é analisado em detalhes. Para validação da teoria desenvolvida é montado um protótipo e resultados obtidos em laboratório são apresentados.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. / Made available in DSpace on 2012-10-19T05:42:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 189868.pdf: 2118490 bytes, checksum: 086dc7338c232f357a6ead8cba7696c8 (MD5)

Made available in DSpace on 2014-12-02T11:16:53Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2014-05-30Bitstream added on 2014-12-02T11:20:57Z : No. of bitstreams: 1 000797355.pdf: 2534975 bytes, checksum: 3639cd14e2f11ddb6a8be1fb6e663b57 (MD5) / Afim de suprir a necessidade por fontes alternativas de energia para a alimentação de sistemas microeletrônicos autônomos, os estudos têm se voltado para a utilização de materiais piezelétricos para a transformação de energia derivadas de vibrações mecânicas em energia elétrica. Como a potência fornecida pelas vigas com materiais piezelétricos é pequena e, geralmente, insuficientes para alimentar dispositivos eletrônico de forma autônoma, técnicas de extração, conversão e armazenamento de energia são utilizadas para otimizar a energia final acumulada. Neste sentido, este trabalho tem por objetivo a otimização de um sistema extrator de energia através de vibrações utilizando material piezelétrico, maximizando a potência extraída e melhorando o rendimento do sistema. Para isto, foram analisadas condições de linearidade e não linearidade no sistema e os respectivos circuitos conversores foram projetados e testados experimentalmente. A melhor configuração eletromecânica para extração de energia, o sistema será utilizada para alimentar um sistema autônomo. Foram projetados dois sistemas de monitoramentos com consumo de energia diferentes, para avaliar as limitações e potencialidades da proposta de sistema para extração de fontes alternativas de energia elétrica / In order to meet the need for alternative energy sources to power autonomous microelectronic systems, studies have focused on the use of piezoelectric materials to transform energy derived from mechanical vibrations into electrical energy. Once the power delivered by the cantilever beams with piezoelectric materials are insufficient to power electronic devices autonomously, extraction techniques, conversion and energy storage was used to optimize the final accumulated energy. Considering that, this work aims at the optimization of an extractor system energy through vibrations using piezoelectric material, maximizing the power extracted and improving system performance. To this end, conditions of linearity and non-linearity in the mechanical system, as well as designed and tested converter circuits were analyzed. The best setup for electromechanical energy extraction, was used to feed an autonomous system. Two different power consumption-monitoring systems were designed to assess the limitation and potentialities of the proposed alternative for energy harvesting

Submitted by Emanuel Varela Cardoso (emanuel.varela@ufcg.edu.br) on 2018-05-04T18:02:59Z No. of bitstreams: 1 ALVARO DE MEDEIROS MACIEL – TESE (PPGEE) 2015.pdf: 4680910 bytes, checksum: e3fc0741095b2b256a82c76474078d7b (MD5) / Made available in DSpace on 2018-05-04T18:02:59Z (GMT). No. of bitstreams: 1 ALVARO DE MEDEIROS MACIEL – TESE (PPGEE) 2015.pdf: 4680910 bytes, checksum: e3fc0741095b2b256a82c76474078d7b (MD5) Previous issue date: 2015-02-06 / Atualmente aplicações utilizando conversores de energia nas indústrias e na área de transmissão de energias alternativas, como a energia eólica, têm feito surgir conversores que operam em média tensão. Esse fato ampliou as preocupações em relação ao nível de harmônicos em instalações onde a sensibilidade a este tipo de problema é elevada. Este trabalho discute fi ltros ativos multi-modulares (fi ltros cooperativos), bem como filtros multin veis, para lidar com as aplica c~oes de m edia tens~ao. No cen ario de ltros ativos foi desenvolvida uma solução que compensa a parcela fundamental da potência reativa e os componentes harmônicos de corrente de uma forma independente, com o objetivo de reduzir as perdas totais do sistema. Duas topologias são estudadas: uma usando dois conversores trifásicos fonte de tens~ao convencionais e uma em que um dos conversores trifásicos convencional é substituído por um conjunto formado por três pontes H interligadas na con guração estrela com o neutro isolado. Em relação aos fi ltros ativos implementados com conversores multiníveis são explorados dois conversores híbridos em cascata. Uma destas topologias já foi apresentada na literatura técnica como um sistema para acionamentos de máquinas, porém são implementadas duas novas abordagens para a regulação da tensão no barramento CC utilizando as técnicas PWM escalar e 'Level-Shifted'. A outra topologia é uma derivação da primeira para os sistemas a quatro. Aspectos técnicos tais como: a estratégia PWM, a distribuição de potência entre os conversores, as estratégias de controle e as perdas são abordadas para comparar com as soluções convencionais presentes na literatura. / Currently, the industrial demand for power converters operating in the medium voltage has increased concerns about the level of harmonics in installations where the sensitivity to this problem is high. This work discusses modular active lters (collaborative ltering) and multilevel lters (to deal with the applications of medium voltage). In such scenario, active lters are a solution that compensates the fundamental portion of reactive power and the harmonic current components in an independent way, with the aim of reducing the total system losses, was developed. Two topologies are shown: one using two conventional threephase voltage source inverters and other where one of the conventional three-phase converters is implemented with by a set formed by three H-bridge star-connected. In the case of active power lter implemented with multilevel power converters, two hybrid cascade converters are presented. The rst have been presented in the technical literature as a system to drive machinery, although at this work the innovation is on regulation of Dc-link voltages using scalar and 'Level-Shifted' PWM methods. The second is a derivation of the rst one for fourwire systems. Issues such as PWM strategy, the distribution of power between converters and control strategies are discussed. Keywords: power quality, medium voltage, active lters, multilevel converters.

Fundação Araucária / Neste trabalho foi realizado um estudo sobre um sistema de iluminação de emergência não permanente. Este sistema é constituído de baterias, conversor boost e o LED de potência. O foco do trabalho é analisar o conversor boost, que emprega duas técnicas de comutação, sendo elas: comutação dissipativa e comutação suave. As análises feitas no conversor são referentes a comutação da chave semicondutora principal ocorrer de forma dissipativa ou suave para a técnica de comutação dissipativa e verificar se para a comutação suave as chaves semicondutoras (principal e auxiliar) comutam de forma dissipativa ou suave. Outro fato importante é avaliar o rendimento do conversor boost para as duas técnicas de comutação. Ainda é averiguada a autonomia do sistema de iluminação de emergência e também se ele está em conformidade com que cita a norma IEEE 446, referente a autonomia do sistema. Por fim é apresentada as formas de onda da corrente fornecida ao LED. Em suma, o conversor que emprega a técnica de comutação dissipativa demonstrou que a comutação ocorre de forma dissipativa, já para a técnica de comutação suave, a comutação transcorreu de forma suave. A eficiência do conversor mensurada através da autonomia do sistema de iluminação de emergência comprovou que a comutação suave apresenta maior eficiência do que a comutação dissipativa, em torno de 34%, devido a redução das perdas no chaveamento. Foi relatado que o conversor com a técnica de comutação suave empregado no sistema de iluminação de emergência obteve uma autonomia de uma hora e quatro minutos, já o conversor que utiliza a técnica de comutação dissipativa obteve uma autonomia de quarenta e dois minutos. Portanto, os sistemas de iluminação de emergência, no qual o conversor boost faz uso das duas técnicas de comutação estão em conformidade com a norma IEEE- Std 446. Em análise última observou-se que a corrente fornecida ao LED proveniente de um conversor com comutação suave possui uma ondulação em torno de 35% menor que a corrente oriunda de um conversor com comutação dissipativa e, ainda não possui oscilação do nível de corrente, tais características elevam a vida útil do LED e não alteram as características fotométricas do LED. / In this paper we present a study of an emergency lighting system is not permanent. This system consists of batteries, LED boost converter and power. The focus of the paper is to analyze the boost converter, which employs two switching techniques, which are: hard switching and soft switching. The analysis made in the converter are related to the commutation of the main semiconductor switch occur hard or soft switching technique for hard and check for soft switching the switches (main and auxiliary) switch in a hard or soft. Another important fact is to evaluate the performance of the boost converter for the two switching techniques. Also investigated is the autonomy of the emergency lighting system and also if he is quoting in accordance with IEEE 446, regarding the autonomy of the system. Finally is shown the waveform of the current supplied to the LED. In short, the converter that employs the technique of switched hard demonstrated that switching occurs in a hard, since the techniques of soft switching, the switch went soft. The measured efficiency of the converter through the autonomy of the emergency lighting system has proven that soft switching is more efficient than the hard switching, around 34% due to reduction in switching losses. It was reported that the converter with soft switching technique used in emergency lighting system achieved an endurance of one hour and four minutes, as the converter using the switching technique obtained a hard range of forty-two minutes. Therefore, emergency lighting systems, in which the boost converter makes use of two switching techniques are in accordance with IEEE Std-446. In ultimate analysis it was observed that the current supplied to the LED from a converter with soft switching has a ripple around 35% lower than the current coming from a switching converter with hard and does not have oscillation current level, such features increase the lifetime of the LED and do not alter the photometric characteristics of the LED.

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

A crescente demanda energética mundial é um dos principais problemas a ser enfrentado pela sociedade, uma vez que, a produção de energia elétrica na atualidade tem sua base em combustíveis fósseis, os quais possuem reservas não perenes e seus efeitos maléficos ao meio ambiente tem causado um impacto muito grande na natureza. Estes fatores têm incentivado a busca por alternativas para produção de energia elétrica a partir de fontes renováveis, principalmente em unidades de Geração Distribuída. A energia solar fotovoltaica se destaca neste contexto principalmente por sua flexibilidade quanto à potência e o ponto de conexão dos geradores, indo ao encontro do conceito de Geração Distribuída. Visando a expansão do emprego de geradores fotovoltaicos a redução do custo da energia gerada é fundamental, para tanto se deve conceber conversores eletrônicos capazes de adequar a energia CC produzida pelos geradores para que esta seja diretamente injetada na rede elétrica CA. No caso de geradores com um único módulo fotovoltaico, tem-se a oportunidade de extrair a máxima potência gerada pelo mesmo evitando-se problemas de sombreamento e dissimilaridades entre módulos, todavia o emprego de conversores eletrônicos com alto ganho de tensão com a maior eficiência possível é imprescindível. Nesta dissertação é proposta uma nova metodologia de integração de conversores estáticos, permitindo que novos conversores estáticos não isolados com alto ganho de tensão sejam derivados. Esta metodologia baseia-se no emprego de indutores acoplados que são compartilhados pelos conversores integrados e cujas seções e terminais são associados de modo que a topologia resultante possua um ganho de tensão que corresponde a soma dos ganhos individuais de cada conversor. Como exemplo e estudo de caso é analisada a integração dos conversores boost e flyback. São apresentados os modos de operação e as principais características dos conversores boost-flyback derivados neste trabalho, bem como uma metodologia de projeto para os circuitos e resultados experimentais. Os protótipos avaliados em laboratório mostram que os conversores boost-flyback derivados operando com ganho estático de dez vezes podem obter eficiência superior a 90% quando aplicados em um painel fotovoltaico de 200W. / World increasing demand for energy is one of the most challenging problems to be faced by societies in the near future. And it is getting worst because the fossil fuels retain the majority of the world energy share. Besides the risk of outage caused by the depletion of fossil fuel sources, their side effects on the environment have causing a huge impact on the environment. These issues have motivating the search for renewable sources of energy, mainly in distributed generation units. In the renewable resources scenario, the photovoltaic energy has a major role due to its advantages, such as its power flexibility and easy on site placement of generators, which is very favorable for Distributed Generators Systems. Aiming to ensure the worldwide applications of PV systems, it is required to lower the PV energy cost per watt, which can be achieved with more efficient power processing systems that are used to convert the DC power produced by the PV modules in AC power to be injected to the grid. In systems with a power converter per PV module the best performance of the module is achieved in terms of energy efficiency, avoiding shadowing and aging dissimilarity problems that may plague PV generators with a large amount of PV modules. However, to achieve such benefits, power converters with high efficiency and large conversion range are required. In this dissertation it is proposed a novel methodology to synthesize integrated non-isolated DC/DC power converters with wide conversion range. This methodology is based on the use of coupled inductors to integrate the input sections of two power converters, meanwhile their output sections are associated in either, series, parallel or cascade configuration, yielding in a conversion ratio that is the sum of the individual integrated converters. As a case study, the integrated boost-flyback topologies are analyzed. Their modes of operation, chief characteristics as well as design rules are discussed. The analyses are validated by means of experimental results obtained from three laboratory prototypes. The prototypes operate with conversion ratio greater than ten times and the efficiency achiever is higher than 90% when designed for a 200W PV module.

A crescente demanda energética mundial é um dos principais problemas a ser enfrentado pela sociedade, uma vez que, a produção de energia elétrica na atualidade tem sua base em combustíveis fósseis, os quais possuem reservas não perenes e seus efeitos maléficos ao meio ambiente tem causado um impacto muito grande na natureza. Estes fatores têm incentivado a busca por alternativas para produção de energia elétrica a partir de fontes renováveis, principalmente em unidades de Geração Distribuída. A energia solar fotovoltaica se destaca neste contexto principalmente por sua flexibilidade quanto à potência e o ponto de conexão dos geradores, indo ao encontro do conceito de Geração Distribuída. Visando a expansão do emprego de geradores fotovoltaicos a redução do custo da energia gerada é fundamental, para tanto se deve conceber conversores eletrônicos capazes de adequar a energia CC produzida pelos geradores para que esta seja diretamente injetada na rede elétrica CA. No caso de geradores com um único módulo fotovoltaico, tem-se a oportunidade de extrair a máxima potência gerada pelo mesmo evitando-se problemas de sombreamento e dissimilaridades entre módulos, todavia o emprego de conversores eletrônicos com alto ganho de tensão com a maior eficiência possível é imprescindível. Nesta dissertação é proposta uma nova metodologia de integração de conversores estáticos, permitindo que novos conversores estáticos não isolados com alto ganho de tensão sejam derivados. Esta metodologia baseia-se no emprego de indutores acoplados que são compartilhados pelos conversores integrados e cujas seções e terminais são associados de modo que a topologia resultante possua um ganho de tensão que corresponde a soma dos ganhos individuais de cada conversor. Como exemplo e estudo de caso é analisada a integração dos conversores boost e flyback. São apresentados os modos de operação e as principais características dos conversores boost-flyback derivados neste trabalho, bem como uma metodologia de projeto para os circuitos e resultados experimentais. Os protótipos avaliados em laboratório mostram que os conversores boost-flyback derivados operando com ganho estático de dez vezes podem obter eficiência superior a 90% quando aplicados em um painel fotovoltaico de 200W. / World increasing demand for energy is one of the most challenging problems to be faced by societies in the near future. And it is getting worst because the fossil fuels retain the majority of the world energy share. Besides the risk of outage caused by the depletion of fossil fuel sources, their side effects on the environment have causing a huge impact on the environment. These issues have motivating the search for renewable sources of energy, mainly in distributed generation units. In the renewable resources scenario, the photovoltaic energy has a major role due to its advantages, such as its power flexibility and easy on site placement of generators, which is very favorable for Distributed Generators Systems. Aiming to ensure the worldwide applications of PV systems, it is required to lower the PV energy cost per watt, which can be achieved with more efficient power processing systems that are used to convert the DC power produced by the PV modules in AC power to be injected to the grid. In systems with a power converter per PV module the best performance of the module is achieved in terms of energy efficiency, avoiding shadowing and aging dissimilarity problems that may plague PV generators with a large amount of PV modules. However, to achieve such benefits, power converters with high efficiency and large conversion range are required. In this dissertation it is proposed a novel methodology to synthesize integrated non-isolated DC/DC power converters with wide conversion range. This methodology is based on the use of coupled inductors to integrate the input sections of two power converters, meanwhile their output sections are associated in either, series, parallel or cascade configuration, yielding in a conversion ratio that is the sum of the individual integrated converters. As a case study, the integrated boost-flyback topologies are analyzed. Their modes of operation, chief characteristics as well as design rules are discussed. The analyses are validated by means of experimental results obtained from three laboratory prototypes. The prototypes operate with conversion ratio greater than ten times and the efficiency achiever is higher than 90% when designed for a 200W PV module.