Made available in DSpace on 2014-06-11T19:22:33Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2013-11-28Bitstream added on 2014-06-13T20:49:15Z : No. of bitstreams: 1 000739759.pdf: 6607353 bytes, checksum: 355eecaadbec5a4f91eebb32742a33b9 (MD5) / A transmissão de energia elétrica em corrente contínua em alta tensão é uma tecnologia utilizada para atender os requisitos cada vez mais rigorosos para a transmissão de energia elétrica, como por exemplo: adoção de fontes de energia localizadas em regiões remotas, a expansão das cargas industriais e urbanas, transmissão de energia elétrica por canais marítimos, etc. Esta tecnologia tem-se demonstrado comprovadamente eficaz e altamente confiável com a capacidade de modular a potência transmitida de forma rápida e precisa, apresentando características vantajosas do ponto de vista técnico e econômico. Porém, este tipo de tecnologia possui a desvantagem operacional de gerar conteúdo harmônico no sistema devido ao comportamento não linear dos conversores de potência utilizados para a conversão de corrente alternada em corrente contínua. Neste contexto, com o intuito de aplicar a metodologia de cálculo do conteúdo harmônico para o conversor de seis pulsos, o objetivo central do trabalho consiste no desenvolvimento de um simulador computacional para a determinação das harmônicas de correntes geradas pelas estruturas chaveadas dos conversores estáticos trifásicos, considerando condições não ideais de operação. O principal diferencial deste aplicativo computacional é proporcionar um ambiente visual interativo e intuitivo para a realização das simulações, apresentando de uma forma clara o objetiva os resultados dos parâmetros calculados pelo aplicativo e o resultado de cálculo do conteúdo harmônico de corrente gerado pelos conversores de potência. / The power transmission in high voltage in direct current is a technology used to meet the increasingly stringent requirements for the transmission of electricity, such as: Adoption of energy sources located in remote areas, the expansion of industrial loads and urban, electrical transmission channels, marine, etc. This technology has demonstrated proven effective and highly reliable with the ability to model the power transmitted quickly and accurately, with advantageous features in terms of technical and economic. However, this type of technology has the disadvantage of generating harmonic content operating in the system due to nonlinear behavior of power converters used to convert alternating current into direct current. In this context, in order to apply the methodology of calculation of harmonic content for the six-pulse converter, the central objective of the work is to develop a software to determine the harmonic currents generated by switching structures of three-phase static converters, considering non-ideal operation. The main distinguishing feature of this application is to provide a computational interactive and intuitive visual environment to perform the simulations, showing a clear objective results of the parameters calculated by the application and the result of calculating the current harmonic content generated by power converters.

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.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:22:36Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2014-01-20Bitstream added on 2014-06-13T20:27:27Z : No. of bitstreams: 1 paz_rr_me_bauru.pdf: 1210657 bytes, checksum: dda81099a2ae7f6313bd197c95e5e2ab (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / O objetivo deste trabalho consiste em realizar a análise de topologias de conversores CC-CC chaveados elevadores, com elevado ganho, para servirem de estágio de entrada em aplicações de sistemas de energias alternativas. As arquiteturas dos conversores são analisados e comparadas com relação aos seus aspectos construtivos e operacionais, incluindo os esforços de tensão e corrente nos interruptores e a característica da forma da onda de corrente drenada da fonte de alimentação. Os conversores elevadores avaliados na proposta são construídos empregando técnicas de arquitetura celular, considerando a associação paralela das células de potência de conversores elevadores, especificamente a célula Boost. Os modos de operação são analisados considerando o modo de condução contínua, modo de condução crítica e modo de condução descontínua. Para a associação paralela, a operação das células de potência é delimitada através da técnica de entrelaçamento. Os comportamentos dos conversores são avaliados considerando o desenvolvimento de modelos baseados na estratégia de modelação por valores médios, e ratificados por simulações computacionais / The goal of this work is to develop the analysis and modeling of step-up switched DC-DC converters architectures, with high gain, to serve as input stage in renewable energy systems applications. The power converter architectures are analyzed and compared with respect to their construction and operational aspects, including voltage and current stresses in the switches and the characteristic of the current waveform draw from the power source. The step-up converters are constructed using cellular archiecture, considering the parallel association of power cells, specifically the Boost power cell. The operating modes are analyzed considering continuous conduction mode, discontinuous conduction mode and critical conductional mode. In parallel association, the operation of power cells is performed using interleaved technique. The behavior of the converters are evaluated considering the development of models based on average modeling strategy averages, and ratified by computer simulations

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / In the last decade, disturbances in the electrical system have been increased, mainly due to proliferation of nonlinear loads. As a result harmonic distortion, voltage unbalance and frequency variations are becoming a concern. These disturbances can produce distortions in the synchronization signals used by PWM converters connected to utility grid. Theses distortions in the synchronization signals, consequently, increase distortions in generated or drained currents by the three-phase PWM converters. Due these facts, several synchronization methods are developed with purpose to operate adequately to reduce the impacts of corrupting grid voltages on the synchronization signals. In this sense, synchronization methods that used closed loop and open loop algorithms are proposed in the literature. Although closed loop methods have low sensitivity to the frequency variations, a trade of between good transient response and good filtering characteristics must always be considered. Moreover, the algorithms developed to the closed loop methods on fixed point DSP, generally, present larger execution time those open loop synchronization methods.Open loop methods standout for their simplicity as compare closed loop methods. However, none of open loop methods reported, so far, have a good performance in terms of the distortion synchronization signals and consequently in the generated or drained currents in the three-phase PWM converters under unbalance, harmonics and frequency variations in the grid voltages. In this sense, this Doctor Thesis proposes a study, analysis and development of a new open loop synchronization method applied on three-phase three-wire and four-wire PWM converters connected to the utility grid. This method provides a good performance even in the presence of harmonics, severe voltage unbalance and frequency variations on grid voltages. Initially, it is presented an overview of open loop synchronization method applied to three-phase PWM converters. Then, have been situated the characteristics and limitations of the new method under grid voltages disturbances. In addition, the proposed method is implemented considering that two distinct cases. The first case describes the implementation of the new synchronization method to synchronized three-phase three-wire PWM rectifiers. The second case presents the implementation of the new synchronization method to generate reference currents to three-phase four-wire shunt active power filter. Furthermore, simulation and experimental results are obtained to demonstrate the good performance of the new open-loop synchronization method used in three-phase threewire and four-wire PWM converters along the Thesis. / Nas últimas décadas houve um aumento significativo de distúrbios nas tensões dos sistemas elétricos, tais como distorções harmônicas, desequilíbrios, variações de freqüência entre outros, devido principalmente, ao aumento da utilização de cargas não lineares. Estes distúrbios podem causar distorções nos sinais de sincronização gerados, os quais são usados para sincronizar conversores PWM com a rede elétrica. Estas distorções nos sinais de sincronismo podem, conseqüentemente, provocar o aumento de distorções nas correntes geradas ou drenas por conversores PWM trifásicos. Devido a estes fatos, vários métodos de sincronização foram desenvolvidos no intuito de operar adequadamente, reduzindo o impacto destes distúrbios sobre os sinais de sincronismo gerados. Neste sentido, métodos de sincronização que utilizam algoritmos em malha fechada e em malha aberta são propostos na literatura. Com relação aos métodos de malha fechada, estes apresentam baixa sensibilidade a variações de freqüência, entretanto, a relação entre uma adequada resposta transitória e uma boa característica de filtragem deve ser considerada. Além disso, os algoritmos desenvolvidos para os métodos em malha fechada e implementados em processadores digitais de sinais, apresentam um tempo de processamento, geralmente, maior que os métodos em malha aberta. Por sua vez, métodos em malha aberta destacam-se por sua simplicidade quando comparados aos métodos em malha fechada. Entretanto, nenhum método em malha aberta foi apresentado até o momento na literatura, que resulte em um bom desempenho com relação aos sinais de sincronização gerados quando se fazem presentes nas tensões da rede elétrica, conjuntamente, desequilíbrios, harmônicos e variações de freqüência. Neste sentido, a presente Tese de Doutorado trata do estudo, análise e desenvolvimento de um novo método de sincronização em malha aberta aplicado a conversores PWM trifásicos a três e a quatro fios conectados a rede elétrica. Este método possibilita um bom desempenho em termos redução da taxa de distorção harmônica nos sinais de sincronização mesmo na presença de distorções harmônicas, severos desequilíbrios de tensão e variações de freqüência da rede elétrica. Inicialmente, é apresentada uma visão geral sobre os métodos de sincronização em malha aberta aplicados a conversores PWM trifásicos. Em seguida, são abordadas as principais características e limitações do novo método de sincronização em malha aberta proposto. Posteriormente, o método de sincronização proposto é implementado considerando dois casos distintos. O primeiro caso se refere à aplicação do método de sincronização proposto a retificadores PWM trifásicos a três fios. O segundo caso, refere-se à aplicação do método para gerar as eferências de corrente de compensação para filtros ativos de potência paralelos trifásicos a quatro fios. Ao longo desta tese, resultados de simulações e experimentais são apresentados, a fim de que, seja demonstrada a aplicabilidade do método de sincronização em malha aberta proposto em sistemas trifásicos a três fios e a quatro fios.

Esta dissertação de mestrado propõe desenvolver a modulação vetorial (space vector – SV) para um inversor trifásico multinível híbrido assimétrico de nove níveis por fase com ponte-H em cascata (cascaded H-bridge – CHB). A verificação do desempenho ocorre através de simulações em software de simulação matemática, e posterior comparações entre duas simulações realizadas, como também a comparação da simulação de melhor desempenho com simulações obtidas com a modulação por síntese de formas de onda quase-quadradas e a modulação híbrida. Para tanto, inicialmente são revisadas as topologias de inversores de frequência mais tradicionais na literatura, identificando as suas características para justificar a escolha da topologia híbrida assimétrica. Posteriomente são revisados os métodos de modulação para inversores de frequência, identificando na modulação vetorial vantagens para sintetização das tensões de linha. Após, são relacioanados trabalhos envolvendo a modulação space vector aplicada em inversores multiníveis. Em seguida, a modulação SV é desenvolvida para o inversor trifásico multinível híbrido assimétrico de nove níveis por fase com ponte-H em cascata, sendo realizadas as seguintes etapas: definição dos possíveis vetores de comutação (estados de chaveamento) do inversor proposto no espaço tridimensional e no plano α-β; identificação dos planos limites e dos planos de separação dos setores no plano α-β; obtenção das matrizes de decomposição e; definição da sequência de comutação. Os resultados, obtidos por meio de software de simulação matemática, dos gráficos das tensões de fase e tensões de linha, assim como os valores de distorção harmônica total (total harmonic distortion – THD), fator de distorção de primeira ordem (first order distortion factor – DF1), tensão de modo comum, espectro harmônico dos sinais das tensões (de fase e de linha) são analisados, sendo os índices de THD, DF1 e tensão de modo comum comparados entre duas sequências de comutação diferentes para o inversor proposto. Também, os valores desses índices são comparados com outras técnicas de modulação (modulação por síntese de formas de onda quase-quadradas (QQ) e a modulação híbrida). O desenvolvimento e os resultados das simulações da modulação SV na topologia híbrida assimétrica de nove níveis proposta, assim como as análises das comparações, apontam resultados satisfatórios, identificando um potencial grandioso da modulação SV desenvolvida. / Submitted by Ana Guimarães Pereira (agpereir@ucs.br) on 2017-09-29T13:33:41Z No. of bitstreams: 1 Dissertacao Fernando Covolan Rosito.pdf: 6134096 bytes, checksum: e34621dae75a6139302a387eb73107b7 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-09-29T13:33:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao Fernando Covolan Rosito.pdf: 6134096 bytes, checksum: e34621dae75a6139302a387eb73107b7 (MD5) Previous issue date: 2017-09-29 / This dissertation proposes to develop the space vector (SV) modulation for a three phase hybrid asymmetric multilevel inverter of nine levels per phase with cascaded H-bridge (CHB). Performance verification occurs through software simulations, and subsequent comparisons between two simulations performed, as well as the comparison of the best performance simulation with simulations obtained with the step wave modulation and hybrid modulation. To do this, the topologies of more traditional frequency inverters are reviewed in the literature, identifying their characteristics to justify the choice of hybrid asymmetric topology. Subsequently, the modulation methods for frequency inverters are reviewed, identifying the advantages of vector modulation for the synthesis of line voltages. Afterwards, works involving the space vector modulation applied in multilevel inverters are related. Then, the SV modulation is developed for a three phase hybrid asymmetric multilevel inverter of nine levels per phase with cascaded H-bridge (CHB). The following steps are performed: definition of the possible switching vectors (switching states) of the proposed inverter in three-dimensional space and in the plane α-β; identification of boundary planes and separation plans of sectors in the α-β plane; obtaining the decomposition matrices e; definition of the switching sequence. The results, obtained through mathematical simulation software, of the phase voltages and line voltages graphs, as well as the values of total harmonic distortion (THD), first order distortion factor (DF1), common mode voltage, harmonic spectrum of the voltage signals (phase and line) are analyzed, with THD, DF1 and common mode voltage indices being compared between two different switching sequences for the proposed inverter. In addition, the values of these indices are compared with other modulation techniques (step wave modulation and hybrid modulation). The development and results of the SV modulation simulations in the nine-level hybrid asymmetric topology proposed, as well as the comparative analyzes, indicate satisfactory results, identifying a great potential for SV modulation developed.

Made available in DSpace on 2015-11-25T01:06:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1 000476372-Texto+Completo-0.pdf: 4077296 bytes, checksum: 85b4c453088ae9f0ceed3d18c8ad4570 (MD5) Previous issue date: 2015 / This work presents the study and development of a modification proposal of the classical MPPT - P&O approach, based on the utilization of the power and voltage derivatives in PV panel terminals. The contribution of this study consists in the employment of the time derivative of voltage that is used to determine converter duty cycle step size instantly. The proposed MPPT approach when compared to the classical P&O, presents some advantages like as: better dynamic response, steady state error reduction and robustness (considering different irradiation and temperature profiles). In order to validate this study, a microinverter prototype based on flyback converter, using this new approach, was implemented aiming to connect PV panels to the mains. Microinverter control strategy was held on Matlab/Simulink® environment in association to a data processing board (DS1104 from dSPACE®). / Este trabalho apresenta o estudo e o desenvolvimento de uma proposta de modificação do método de MPPT P&O clássico com base na utilização da derivada da potência e da derivada da tensão nos terminais dos painéis PV. A contribuição deste trabalho consiste no emprego da derivada da tensão dos painéis, a qual é utilizada para determinar a variação instantânea do ciclo de trabalho do conversor. O método de MPPT proposto em comparação com o método P&O convencional apresentou melhor desempenho considerando-se a resposta dinâmica, o erro de estado estacionário e a robustez (contra diferentes perfis de irradiância e de temperatura). A fim de validar este estudo, um protótipo de um microinversor com base no conversor flyback, usando a abordagem proposta, foi implementado com o objetivo de conectar painéis fotovoltaicos à rede elétrica. A estratégia de controle do microinversor foi realizada em ambiente Matlab/Simulink® em associação a uma placa de processamento de dados (DS1104 da dSPACE®).

Orientador: Marcelo Carvalho Minhoto Teixeira / Coorientador: Rodrigo Cardim / Banca: Edvaldo Assunção / Banca: José Paulo Fernandes Garcia / Banca: Roberto Kawakami Harrop Galvão / Banca: Takashi Yoneyama / Resumo: Neste trabalho são apresentados estudos teóricos que investigam os seguintes problemas: estabilidade e controle de sistemas chaveados lineares e afins contínuos no tempo. Primeiramente, um breve estudo sobre sistemas lineares chaveados é apresentado, e em decorrência desse estudo propõe-se o projeto de controle com acesso somente à saída da planta. Neste contexto, uma nova lei de chaveamento dependente apenas da saída do sistema linear chaveado, que assegura a estabilidade assintótica do sistema linear chaveado, é proposta. O mesmo método de projeto foi proposto para a classe de sistemas lineares chaveados incertos contínuos no tempo. Novas condições menos conservadoras foram obtidas a fim de relaxar um custo garantido e o conservadorismo do projeto. Índices de desempenho tais como, taxa de decaimento e minimização de um custo garantido são considerados a fim de tornar o procedimento de projeto mais geral. Simulações foram realizadas ilustrando o desempenho dos sistemas lineares chaveados controlados, demonstrando que o método proposto apresenta uma solução eficiente para este problema de controle. Posteriormente, apresenta-se uma extensão dos estudos teóricos para a classe de sistemas chaveados afins contínuos no tempo. Uma revisão de resultados precedentes disponíveis na literatura sobre estabilidade de sistemas chaveados afins com aplicações em eletrônica de potência, é apresentada. Em decorrência desse estudo são propostas novas técnicas de projeto de controle, tais como: controle chaveado com acesso apenas à saída da planta, controle utilizando estrutura variável e controle adaptativo. Um outro assunto abordado neste trabalho foi a proposta de novas condições suficientes, baseadas em LMIs, e o projeto de estratégias de controle a tempo fixo... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: This paper presents theoretical studies that investigate the following problems related to continuous - time plants: stability and control of switched linear and affine systems. First, a brief study about switched linear systems is presented, and based on this study a control design dependent only on the plant output is proposed. In this context, a new switching strategy, which ensures the asymptotic stability of the switched linear system, is proposed. The same design method was proposed for a class of uncertain switched linear systems. New less conservative conditions were proposed in order to reduce a guaranteed cost and the conservatism of the design condition. Performance indices such as decay rate and guaranteed cost are considered, allowing a more general design procedure. Simulations were performed illustrating the performance of the controlled switched linear systems, demonstrating that the proposed method provides an efficient solution for this control problem. Subsequently, an extension of the theoretical study for a class of continuous time switched affine systems is presented. Then, a review of previous results available in the literature about stability of the switched systems with applications to power electronics is offered. Following, new control design techniques, such as switched control with only acess on output plant, variable structure control and adaptive control, are proposed. Another issue addressed in this work is the proposal of new sufficient conditions, based on LMIs, and the design of new switching strategies with fixed time, that ensure uniform ultimate bounded stability (CORLESS; LEITMANN, 1981) for a class of switched affine system. The proposed methods were applied to control four DC-DC converters, Buck, Boost, Buck-Boost and Sepic in order to compare and to validate the controller designs. The techniques... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

Orientador: Edvaldo Assunção / Banca: Marcelo Carvalho Minhoto Teixeira / Banca: Rodrigo Cardim / Banca: Clóvis Antonio Petry / Banca: Cristiano Quevedo Andrea / Resumo: Este trabalho aborda os Sistemas Chaveados Afins, em particular com questões de desempenho e observação de estado. Inicialmente, uma revisão do estado da arte foi realizada, que contém uma observação quanto à possibilidade de não existência de pontos de equilíbrio. Devido a esse fato, uma extensão das definições de estabilidade foi utilizada. Em seguida, questões geométricas foram levantadas para Sistemas Chaveados Lineares e, posteriormente estendidas para os Afins. Estas questões geométricas possibilitaram a verificação de alterações nas leis de chaveamento de forma a beneficiar o desempenho do sistema. Com a inserção da taxa de convergência garantida nas Desigualdades Matriciais Lineares existentes em trabalhos anteriores, chegou-se ao estabelecimento dos parâmetros de desempenho a serem aperfeiçoados. Na sequência, a composição de leis de chaveamento foi proposta através duas técnicas: a Função de Lyapunov Quadrática Chaveada e a Função de Lyapunov com Atratores Chaveados. Esta composição mostrou-se eficiente para a busca de um melhor compromisso entre parâmetros de desempenho conflitantes e, com efeito, pode melhorar um e outro parâmetro conflitantes. Por fim, uma técnica para a observação de estado em Sistemas Chaveados Afins foi proposta: o Observador de Luenberger Chaveado. Este observador foi analisado para os casos de reconstrução de estado, controle baseado em observação de estado e controle baseado em observação de estado na presença de modos não-Hurwitz. Para o primeiro caso, relaxações das Desigualdades Matriciais Lineares foram propostas com o uso do Lema da Projeção Recíproca e do Lema de Finsler. Ainda, uma otimização de norma das matrizes de ganho da saída foi feita, com o uso de Desigualdades Matriciais Lineares aplicadas à norma de Frobenius dessas matrizes... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: This work deals with the Switched Affine Systems, particularly with their performance and state observation. Initially, a state-of-the-art review was developed, where an important point was raised on the possibility of absence of equilibrium points. This way, the stability concept was slightly modified. Then, geometrical questions were studied for the Switched Linear Systems and, subsequently extended for the Switched Affine Systems. Those geometrical questions allowed the verification of switching law alterations in such a way that their performance was enhanced. Thereofore, with the guaranteed convergence rate insertion in the existent LinearMatrix Inequalities in previous works, performance parameters to be increased were established. Following, a switching law composition method was proposed through two techniques: the Switched Quadratic Lyapunov Function and the Lyapunov Function with Switched Attractors. That composition showed itself efficient in a search for a better trade-off between conflicting performance parameters and, in fact, it may simultaneously enhance them. Finally, a technique for state observation in Switched Affine Systems was proposed: the Switched Luenberger Observer. This observer was analysed for the cases of state reconstruction, observer-based control and observer-based control in the presence of non-Hurwitz modes. For the first case, Linear Matrix Inequalities relaxations were proposed through the usage of the Reciprocal Projection Lemma and the Finsler's Lemma. Yet, a norm optimization of the output gain matrices was achieved through the usage of Linear Matrix Inequalities applied to the Frobenius norm of those matrices. All the study was done with applications to the control of DC-DC converters, immediate examples of the Switched Affine Systems theory, given their nature / Doutor

Orientador: Flávio Alessandro Serrão Gonçalves / Coorientador: Diego Colón / Banca: Claudionor Francisco do Nascimento / Banca: Paulo José Amaral Serni / Resumo: O objetivo deste trabalho consiste em realizar a análise de topologias de conversores CC-CC chaveados elevadores, com elevado ganho, para servirem de estágio de entrada em aplicações de sistemas de energias alternativas. As arquiteturas dos conversores são analisados e comparadas com relação aos seus aspectos construtivos e operacionais, incluindo os esforços de tensão e corrente nos interruptores e a característica da forma da onda de corrente drenada da fonte de alimentação. Os conversores elevadores avaliados na proposta são construídos empregando técnicas de arquitetura celular, considerando a associação paralela das células de potência de conversores elevadores, especificamente a célula Boost. Os modos de operação são analisados considerando o modo de condução contínua, modo de condução crítica e modo de condução descontínua. Para a associação paralela, a operação das células de potência é delimitada através da técnica de entrelaçamento. Os comportamentos dos conversores são avaliados considerando o desenvolvimento de modelos baseados na estratégia de modelação por valores médios, e ratificados por simulações computacionais / Abstract: The goal of this work is to develop the analysis and modeling of step-up switched DC-DC converters architectures, with high gain, to serve as input stage in renewable energy systems applications. The power converter architectures are analyzed and compared with respect to their construction and operational aspects, including voltage and current stresses in the switches and the characteristic of the current waveform draw from the power source. The step-up converters are constructed using cellular archiecture, considering the parallel association of power cells, specifically the Boost power cell. The operating modes are analyzed considering continuous conduction mode, discontinuous conduction mode and critical conductional mode. In parallel association, the operation of power cells is performed using interleaved technique. The behavior of the converters are evaluated considering the development of models based on average modeling strategy averages, and ratified by computer simulations / Mestre

Orientador: Carlos Alberto Canesin / Co-orientador: Guilherme de Azevedo e Melo / Banca: Falcondes José Mendes de Seixas / Banca: Ruben Barros Godoy / Resumo: Com a evolução da tecnologia das baterias, a indústria automobilística percebeu o potencial promissor dos veículos elétricos e vem investindo fortemente em carros de passeio, oferecendo o veículo híbrido (combustível líquido e eletricidade) como atrativo ao público mais conservador, além de trabalhar na evolução do sistema elétrico dos automotores. Com perspectivas de um futuro não muito distante no Brasil, este trabalho consiste no desenvolvimento de um sistema de gerenciamento de energia entre um banco de baterias de íons de lítio e supercapacitores, englobando o processo de frenagem regenerativa. A topologia de condicionamento de energia empregada consiste na conexão em cascata de dois conversores CC-CC bidirecionais de energia elétrica, cuja função é o controle da transferência de potência entre os armazenadores de energia supracitados e a máquina de tração do veículo. A energia recuperada, através da operação da máquina de tração como gerador, é armazenada nos acumuladores de energia, sendo o fluxo de energia dependente do nível de carga de cada acumulador. Para o desenvolvimento da lógica de controle do sistema, as características de carga e capacidade de transferência de potência dos elementos acumuladores de energia elétrica é levada em consideração, uma vez que é empregado um sistema híbrido de armazenadores de energia (baterias/supercapacitores), aproveitando as vantagens de cada uma das tecnologias. Para a etapa de simulação e análise da lógica de controle e para o gerenciamento do sistema, a plataforma Matlab/Simulink ® foi escolhida em função da facilidade de prototipagem através da plataforma de implementação DSpace ® . Como resultado prático desse trabalho, um protótipo de baixa escala contemplando lógica programável de gerenciamento de energia foi desenvolvido, tendo como vantagem a flexibilidade de implementação de novas ... / Abstract: With the batteries' technology evolution, the automobile industries noted the vehicle's promising potential and comes strongly investing in passenger cars, offering the hybrid electric vehicles (liquid and electricity fuels), attracting the more conservative public, besides working on the evolution of automotive electrical systems. With prospects of a not too distant future in Brazil, this work is the development of energy management system between a battery and a supercapacitor packs, including regenerative breaking process. The electrical energy conditioning topology adopted is the cascaded configuration of two bidirectional DC- DC converters, which provide the energy power flow between energy storage components aforementioned and the vehicle traction machine. The regenerated energy, drawn from the traction machine in generator mode, is stored in the power conditioners, where the power flux depends on the charge condition of each one of the conditioners. For the control logic development, the storage system characteristics and the conditioners power transfer capacity are considered, once a hybrid energy storage system (batteries/supercapacitors) is used, taking into account the advantages of each technology. For simulation analysis and control logic management system, the Matlab/Simulink ® software was chosen because its integration to the DSpace ® platform and implementation easiness. The practical results involve a small-scale prototype, covering a programmable energy management logic, with the advantage of allowing the flexibility of new management roles implementation through programming functions / Mestre