GUIMARÃES, J. S. Sistema de conversão de energia eólica interligado à rede. 2016. 167 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2016. / Submitted by Hohana Sanders (hohanasanders@hotmail.com) on 2016-04-29T16:33:51Z No. of bitstreams: 1 2016_dis_jsguimarães.pdf: 9097252 bytes, checksum: b3f63a86338aeaa5dbc5c5377f0d7a18 (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2016-04-29T17:46:39Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2016_dis_jsguimarães.pdf: 9097252 bytes, checksum: b3f63a86338aeaa5dbc5c5377f0d7a18 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-04-29T17:46:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2016_dis_jsguimarães.pdf: 9097252 bytes, checksum: b3f63a86338aeaa5dbc5c5377f0d7a18 (MD5) Previous issue date: 2016-02-26 / This master thesis presents the development of a Wind Energy Conversion System (WECS) with Permanent Magnet Synchronous Generator (PMSG) operating at variable speed. The energy processing circuit is divided into two stages. In the AC-DC stage, an unidirectional three-phase bridgeless boost topology absorbs the energy supplied by the generator and injects it into the DC link. In this converter, the self-control technique allows the current extraction with low THD and high power factor. Furthermore, a - Maximum Power Point Tracking (MPPT) determines the rotational speed of the generator that will ensure the proper operating point. This mode of operation is maintained while the available power remains lower than the converter rated power. Otherwise, the MPPT algorithm is disabled and a mechanical power control loop ensures the rated power condition. On the DC-AC conversion stage, a three-phase full-bridge inverter, whose control is based on the theory of instantaneous power, provides energy to the grid complying with regulatory requirements. A complete theoretical analysis is presented as well as the simulation results considering the prototype with a rated power of 6 kW equivalent of wind turbine used. Satisfactory experimental results are shown to an output of 3 kW: the efficiency of the total system is above 90%; the current through the generator has a THD of about 2.6% with a power factor of 0.942; moreover, the current injected into the grid has a THD of about 1.639% and a power factor of 0.994. / Este trabalho apresenta o desenvolvimento de um sistema de conversão de energia eólica (WECS - Wind Energy Conversion System) com gerador síncrono de imã permanente (PMSG - Permanent Magnet Synchronous Generator) operando com velocidade variável. O circuito de processamento de energia é dividido em dois estágios. No estágio AC-DC, uma topologia boost bridgeless trifásica unidirecional absorve a energia fornecida pelo gerador e injeta no link DC. Neste conversor, a técnica de autocontrole permite a extração de corrente com baixa taxa de distorção harmônica (THD – Total Harmonic Distortion) e alto fator de potência. Além disso, um algoritmo de rastreamento do máximo ponto de potência (MPPT - Maximum Power Point Tracking) determina a velocidade de rotação do gerador que irá garantir o ponto adequado de operação. Este modo de operação é mantido enquanto a potência disponível for menor que a potência nominal do conversor. Caso contrário, o algoritmo de MPPT é desabilitado e uma malha de controle de potência mecânica garante a condição nominal de potência. No estágio de conversão DC-AC, um inversor trifásico ponte completa, cujo controle é baseado na teoria das potências instantâneas, provê energia à rede elétrica cumprindo com as exigências normativas. Uma análise teórica completa é apresentada assim como os resultados de simulação considerando o protótipo com a potência nominal de 6 kW equivalente a turbina eólica utilizada. Resultados experimentais satisfatórios são apresentados para uma potência de 3 kW: o rendimento do sistema completo é superior a 90%; a corrente que circula no gerador apresenta THD de aproximadamente 2,6% e fator de potência de 0,942; e a corrente injetada na rede elétrica possui THD de 1,639% e fator de potência de 0,994.

Made available in DSpace on 2016-08-29T15:32:25Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tese_2362_DissertaoMestradoAfonsoVentorini.pdf: 521854 bytes, checksum: c7909c007d8b94e30fa3b3cd5d5c53fb (MD5) Previous issue date: 2007-03-29 / Este trabalho apresenta uma fonte de alimentação chaveada microcontrolada, com saída regulável de 0 a 30 V e limitação de corrente ajustável de 0 a 5 A, resultando em uma potência máxima de saída de 150 W. A fonte é composta por dois estágios de potência. O estágio de entrada é formado por um conversor boost operando como pré-regulador de fator de potência com condução descontínua de corrente, para entrada universal (127-220 V, 50/60 Hz), o que resulta em elevado fator de potência. O estágio de saída é formado por um conversor forward a dois transistores, o qual permite o ajuste tanto da tensão como da corrente de saída. As tarefas de controle dos dois conversores ficaram a cargo de um único microcontrolador, o qual é o responsável por manter fixo o valor da tensão do barramento de tensão contínua (saída do conversor boost), bem como pelo ajuste e a regulação da tensão e da corrente de saída (saída do conversor forward). As malhas de controle foram implementadas utilizando controladores proporcional-integral digitais. O acionamento dos conversores é feito através de periféricos de modulação por largura de pulso presentes no microcontrolador, operando com freqüência constante de 50 kHz. Além disso, o microcontrolador realiza a tarefa de interface com o usuário, para a qual utilizam-se potenciômetros para seleção da tensão e corrente de saída, e um mostrador de cristal líquido que apresenta os valores dessas grandezas.

Made available in DSpace on 2016-08-29T15:32:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tese_2824_DissertacaoMestradoHelioMarcosAndreAntunes.pdf: 2879877 bytes, checksum: 1c2977a0833ca568187801bdc7f8b0e4 (MD5) Previous issue date: 2009-07-20 / Em siderúrgicas que utilizam o processo de laminação de tiras a quente, é muito comum o uso de cicloconversores com potências nominais da ordem de megawatts, para o acionamento de motores síncronos. Os cicloconversores absorvem uma corrente distorcida da rede elétrica, causando assim uma distorção de tensão no ponto de acoplamento comum (PAC) e inúmeros problemas de qualidade da energia elétrica. Uma solução muito utilizada para a mitigação harmônica nesta aplicação é obtida através do uso de filtros passivos, com vários estágios de filtragem. Porém esta é uma solução que pode causar ressonância harmônica, aumentando assim a distorção harmônica no sistema elétrico e causando sobrecarga no sistema de filtragem. Neste trabalho é apresentado um estudo de caso em uma grande siderúrgica, localizada na Grande Vitória. Por meio de medições na subestação do laminador de tiras a quente, são apresentadas as principais formas de onda das correntes e tensões, em conjunto com seus espectros harmônicos, que comprovam a existência do fenômeno da ressonância harmônica. Como está prevista uma expansão de 30% na carga do laminador, torna-se necessário um estudo do comportamento do sistema elétrico por meio de simulação, pois o fenômeno da amplificação harmônica pode aumentar os níveis de distorção e afetar o desempenho do sistema de filtragem passiva. Foi utilizado um modelo para o sistema sob estudo desenvolvido, o qual apresenta forte grau de correlação com o sistema real. De posse do modelo é realizada uma análise comparativa por meio de simulação entre duas topologias de filtragem híbrida, o filtro híbrido série e o paralelo, para a filtragem harmônica e amortecimento da ressonância. Os resultados obtidos mostram que o filtro híbrido série é a topologia que permite realizar o amortecimento harmônico e melhorar as características de compensação harmônica do sistema de filtragem passiva, com um filtro ativo de menor potência nominal, quando comparado a um filtro híbrido paralelo. Porém, esta estrutura não possui boas características de filtragem em elevada frequência, função que o filtro híbrido paralelo pode realizar, porém com um filtro ativo de elevada potência nominal. Por final é mostrado que um filtro híbrido série, composto por um filtro ativo e banco de capacitores aplicado ao sistema elétrico do laminador, pode proporcionar os mesmos resultados de compensação harmônica e amortecimento da ressonância, com um filtro ativo de menor potência, quando comparado à estrutura híbrida tradicional, composta pela associação série entre um filtro ativo e passivo.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2015 / Made available in DSpace on 2015-12-22T03:03:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 336612.pdf: 10263116 bytes, checksum: ad174b5b5d79500696cec8964c92c14d (MD5) Previous issue date: 2015 / Esta tese apresenta a associação de conversores CC-CC de duas portas conectados em série-série tanto na versão unidirecional quanto na versão bidirecional com comando único de controle. Inicialmente é realizado um estudo sobre os conversores CC-CC isolados bidirecionais de duas portas onde é proposta uma classificação para estes conversores com base no fluxo magnético de seus respectivos transformadores. Na sequência é realizado um estudo sobre a conexão série na entrada e série na saída de módulos CC-CC com característica externa em queda de tensão onde se verifica que para este tipo de módulo é possível realizar tal conexão de modo que haja equilíbrio nas tensões individuais dos módulos em ambos os lados da conversão sem a necessidade do uso de malhas de controle. Por apresentar característica externa em queda de tensão tanto no modo de condução contínua quanto no modo de condução descontínua, o conversor CC-CC isolado Ponte Completa com saída em tensão é estudado e utilizado como unidade modular da versão unidirecional da conexão série-série. O mecanismo de balanço da conxão série-série unidirecional é demonstrado analiticamente e comprovado via simulação. Resultados experimentais da conexão sériesérie unidirecional são obtidos a partir de um protótipo de 4 módulos, 4 kW, 1600V na entrada, 1600V na saída, 40 kHz e incluem operação em malha aberta, degrau na tensão de entrada e degrau de carga. O conversor Dual Active Bridge  DAB é estudado e utilizado como unidade modular da versão bidirecional da conexão série-série. Verificou-se analiticamente que na conexão série-série de módulos DAB sem perdas as tensões nos capacitores de cada módulo, tanto do lado  A quanto do lado  B da conversão, oscilam indefinidamente quando há um desequilíbrio nestas tensões, porém, ocorre o equilíbrio nestas tensões em termos de valores médios. Para a extinção das referidas oscilações é necessário que haja perdas de modo a proporcionar amortecimento para anulação das oscilações. Resultados experimentais da conexão série-série bidirecional são obtidos a partir de um protótipo de 4 módulos, 4 kW, 1600V no lado  A , 1600V no lado  B , 40 kHz e incluem operação em malha aberta com fluxo direto e operação em malha aberta com fluxo direto e reverso de modo a comprovar a bidirecionalidade do conversor. <br> / Abstract : This thesis presents the association of DC-DC converters with two ports connected in series-series in both unidirectional and bidirectional version with single control. Initially is carried out a study on the isolated bidirectional DC- DC converters with two ports where it is proposed a classification for these converters based on magnetic flux in their transformers. In the sequence is carried out a study on the modular input-series and output-series connection of DC-DC converters with external characteristic type voltage drop where it can be seen that for this type of module it is possible to perform such a connection, so that there is balance in voltages of individual modules in both sides of the conversion without the need to use a control loop. By presenting external characteristic type voltage drop in both continuous conduction as in discontinuous conduction mode, the isolated DC-DC converter Full Bridge with voltage output is studied and used as a modular unit of unidirectional series-series connection version. The unidirectional series-series connection balance mechanism was analytically demonstrated and proven by simulation. Experimental Results of unidirectional series-series connection are obtained from a prototype with 4 modules, 4 kW, 1600 Vdc input, 1600 Vdc output, 40 kHz and include operation in open-loop, step on the input voltage and step load. The Dual Active Bridge  DAB converter is studied and used as a modular unit of bidirectional series-series connection version. It was verified analytically that in the series-series connection of lossless DAB modules the voltages across the capacitors of each module, both the side "A " and the "B" side of the conversion, oscillate indefinitely if there is an imbalance in these voltages, however, occurs balancing in these voltages in terms of average values. To extinguish these oscillations it is required losses to provide damping for cancellation of oscillations. Experimental results of the bidirectional series-series connection are obtained from a prototype with 4 modules, 4 kW, 1600 Vdc in side A, 1600 Vdc on side B, 40 kHz and include operation in open loop with direct power flow and operation in open loop with direct and reverse power flow in order to prove the bidirectional capability of the converter.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. / Made available in DSpace on 2013-06-25T20:33:13Z (GMT). No. of bitstreams: 1 310350.pdf: 17052017 bytes, checksum: 4e316fff0da3fb0057a4349a83edb3ce (MD5) / Esta tese propõe uma topologia de conversor CC-CC trifásico de três níveis, modulado por largura de pulso e com comutação suave. A análise estática dos sete modos de condução descontínua e dos seis modos de condução contínua é apresentada no decorrer do documento. A análise dinâmica do conversor voltada para a operação em condução contínua também é apresentada, fornecendo a função de transferência que relaciona a tensão de saída com a razão cíclica. A comutação dos doze interruptores comandados é investigada em detalhes, enfatizando-se a condução contínua, onde há a possibilidade de obtenção de comutação suave do tipo ZVS em todos os doze interruptores do conversor. Para a comprovação das análises apresentadas, realiza-se a simulação numérica e a experimentação através de um protótipo de 10 kW, 800 V de tensão de entrada, 200 V de tensão de saída e 40 kHz do conversor proposto. / This thesis proposes a three-level three-phase pulse-width-modulated soft-switched DC-DC converter. The static analysis of seven discontinuous conduction modes and six continuous conduction modes is carried out. The dynamic analysis is also performed, providing the output voltage to duty cycle transfer function. The commutation of all converter switches is detailed, emphasizing the continuous conduction, where there is the possibility of achieving zero-voltage-switching for all the twelve converter switches. In order to validate the presented analyses, the computer aided simulation and experimental results from a prototype rated at 10 kW, 800 V input voltage, 200 V output voltage, and 40 kHz are performed.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica / Made available in DSpace on 2013-06-26T00:25:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 304617.pdf: 4449414 bytes, checksum: c266e747a4103b183cb7f674ff57c59c (MD5) / Este trabalho apresenta o estudo e a implementação de um conversor eletrônico para a realização do acionamento de um dispositivo de iluminação à OLED (LED orgânico). É proposto um conversor Buck operando com controle da corrente de saída para acionar este dispositivo. A frequência de comutação utilizada neste conversor é na ordem de centenas de kilohertz até um megahertz, possibilitando a redução do tamanho dos elementos passivos. Devido a característica elétrica do dispositivo OLED a potência envolvida é inferior a cinco watts. Como consequência, as perdas nos componentes e nos circuitos auxiliares possuem uma influência significativa na composição do rendimento. Por isto, também são estudadas e testadas algumas técnicas que podem possibilitar um aumento no rendimento da estrutura, formada pelo conversor eletrônico mais o dispositivo de iluminação, através da substituição ou da inclusão de alguns componentes no conversor Buck ou da utilização de outro conversor eletrônico visando à redução nas perdas. / This paper presents the study and implementation of an electronic converter for driving an OLED lighting device. A Buck converter operating with control of the output current is proposed to drive this device. The switching frequency used in this converter is in the order of hundreds of kHz to a MHz, allowing a reduction in the size of the passive elements. Due to the electrical characteristic of OLED device, the power involved is less than five watts. The components and auxiliary circuits losses have a significant influence on the composition of efficiency. Therefore, some techniques that can enable an increase in the efficiency of the structure are studied and tested, formed by the electronic converter and the lighting device. The techniques replace or add a few components in the Buck converter or using another electronic converter in order to reduce losses.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-graduação em Engenharia Elétrica / Made available in DSpace on 2013-07-16T01:08:01Z (GMT). No. of bitstreams: 1 224926.pdf: 3185252 bytes, checksum: 0490065dfb754634ac4aee1f01346211 (MD5) / Neste trabalho aborda-se o estudo de estabilizadores de tensão alternada que possuem a capacidade de disponibilizar na saída uma tensão com amplitude e forma de acordo com uma referência pré-determinada. Através de uma ampla revisão bibliográfica dos conversores CA-CA faz-se uma classificação dos mesmos e generaliza-se o conceito de compensação série de tensão. Uma topologia de conversor CA-CA indireto sem elementos armazenadores de energia no barramento é escolhida e estudada em todos os seus detalhes, desde o estágio de potência até as possíveis formas de controle da mesma. Na metodologia de projeto do estágio de potência é levada em conta a modelagem da carga não-linear e da tensão de entrada distorcida. As implicações no controle do conversor na presença de impedância de linha são estudadas e, sugere-se a utilização de um filtro de entrada para possibilitar a utilização do controle por realimentação instantânea da tensão de saída, juntamente com um controlador com resposta dinâmica rápida. Os resultados experimentais validam os estudos teóricos realizados, além de corroborar algumas hipóteses discutidas no decorrer do trabalho.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Florianópolis, 1994. / Made available in DSpace on 2013-12-05T20:21:14Z (GMT). No. of bitstreams: 1 98102.pdf: 2691051 bytes, checksum: 8920311c882f19e8fdb26d18c7029177 (MD5) Previous issue date: 1994 / Este trabalho apresenta a proposta de um sistema de comando e controle digital baseados no DSP (Processador Digital de Sinais), visando monitorar e controlar a tensão de saída de um conversor AC/DC trifásico, com o objetivo de maximizar o fator de potência através da regulação da tensão de saída do conversor. A variável de controle do conversor é a tensão DC na saída, cuja regulação é obtida através da atuação apropriada no ângulo de condução de três interruptores semicondutores auxiliares bidirecionais em corrente. O DSP tem a função de gerar e determinar o valor deste ângulo com o intuito de obter correção do fator de potência. O resultado final, obtido pela atuação do controle. é um conversor AC/DC com alto fator de potência e tensão de saída regulada em uma grande faixa de excursão da potência de saída.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2013 / Made available in DSpace on 2013-12-05T23:13:32Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2013Bitstream added on 2014-09-24T20:26:17Z : No. of bitstreams: 1 319513.pdf: 258488928 bytes, checksum: 188d09acba66edd9071a9b8603800c05 (MD5) / Esta tese apresenta a análise e o projeto de um conversor CA-CC trifásico de alto fator de potência com isolamento em alta frequência em estágio único baseado no conversor CC-CC SEPIC operando no modo de condução descontínuo. O alto fator de potência de entrada é obtido naturalmente ao se garantir o modo de condução descontínuo, dispensando a utilização de sensores e malhas de controle para as correntes de entrada. Para validar o estudo teórico, é apresentada uma especificação de projeto com resultados experimentais de um protótipo de 4 kW de potência, tensão de linha trifásica de 380 V, tensão de saída de 400 V, fator de potência de 0,998, frequência de comutação de 40 kHz e corrente de entrada com distorção harmônica total de 4%. Todas as análises e resultados são obtidos considerando dois moduladores distintos. Adicionalmente, são apresentados resultados experimentais referentes ao controle da tensão de saída e também do estudo da variação topológica com a ligação das saídas do conversor em série. <br> / ABSTRACT: This thesis presents the analysis and design of a threephase high power factor rectifier, based on the dc–dc single-ended primary-inductor converter (SEPIC) operating in discontinuous conduction mode (DCM), with output voltage regulation and high frequency isolation. The input high power factor is naturally attained through the operational mode without the use of current sensors and a current control loop. To validate the theoretical analysis, a design example and experimental results for a 4 kW, 380 V line-to-line input voltage, 400 V output voltage, 0.998 power factor, 40 kHz switching frequency and 4% input current THD laboratory prototype are presented, considering two distinct modulators. In addition, experimental results for the output voltage closed-loop control are presented and also the mathematical analysis with experimental results for topology with output shunt connection.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Automação e Sistemas, Florianópolis, 2013. / Made available in DSpace on 2013-12-05T23:16:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 318650.pdf: 7311114 bytes, checksum: c82d07b3adeb30a5edf90e9dcbe4f538 (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: Esta tese apresenta uma metodologia para análise e desenvolvimento de estratégias de controle para sistemas chaveados. Inicialmente, são estabelecidas condições de projeto para uma lei de chaveamento baseada na função ?max? considerando o caso de sistemas chaveados afins. As condições garantem que o sistema chaveado, sob efeito da lei de chaveamento projetada, apresente estabilidade global e assintótica, mesmo com a ocorrência de modos deslizantes em qualquer superfície de chaveamento do sistema. A principal contribuição das condições de projeto propostas é que as mesmas não exigem a existência de uma combinação Hurwitz estável das matrizes de dinâmicas dos subsistemas que compõem o sistema chaveado afim. Com base nestas condições, uma metodologia de projeto é proposta empregando desigualdades matriciais lineares (Linear Matrix Inequalities - LMIs) como ferramenta de trabalho. A descrição das condições de projeto como um problema LMI faz com que seja necessária a existência de uma combinação Hurwitz estável das matrizes de dinâmicas dos subsistemas. Na sequência, são incluídos critérios de desempenho no projeto da lei de chaveamento. Dois requisitos de desempenho foram tratados: o custo garantido e a atenuação de distúrbio. Finalmente, a metodologia de projeto é estendida para uma classe de sistemas chaveados não lineares, tendo como estudos de caso aplicações de controle de motores de indução acionados por inversores e controle de aerogeradores de indução conectados à rede elétrica com conversores. Dentre as diferentes topologias de aerogeradores, a escolhida para o estudo foi a do Gerador de Indução de Dupla Alimentação (Doubly Fed Induction Generator - DFIG). Todos os resultados propostos foram ilustrados através de exemplos numéricos baseados em sistemas acadêmicos e em modelos que reproduzem as condições reais de aplicação de conversores de potência, motores de indução e aerogeradores. <br>