Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2014 / Made available in DSpace on 2015-02-05T20:12:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 330206.pdf: 2222672 bytes, checksum: 58bf436df1f47dc5936b034e09ebea56 (MD5) Previous issue date: 2014 / Este trabalho apresenta uma nova estrutura de conversor CC-CC unidirecional, modular, adequado às aplicações em alta tensão e alta potência. Esta nova estrutura é gerada por meio da associação de conversores Flyback em modo descontínuo. As principais características do conversor proposto são: esforços de tensão reduzidos nos componentes, construção com base em um conversor já consolidado, isolação em alta frequência. A metodologia de projeto é apresentada envolvendo a parte de eletrônica de potência e também o controle do conversor. Para validar a parte teórica um protótipo de 3 kW com tensão de entrada de 600 V foi construído e avaliado experimentalmente. Os resultados experimentais confirmam o funcionamento do conversor, evidenciando as suas características e vantagens.<br> / Abstract: This paper presents a new structure of unidirectional converter, DC-DC modular, suitable for applications in high voltage and high power. This new structure is generated by associating Flyback converters in discontinuous mode. The main characteristics of the proposed converter are reduced voltage stress on the components, construction based on an established converter and high frequency isolation. The desing methodology is presented involving the part of the power electronics and also the converter control. For validating the theory, a prototype of 3 kW with 600 V input voltage was constructed and experimentally evalvated. The experimental results confirm the operation of the converter, highlighting their features and advantages.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Automação e Sistemas, Florianópolis, 2014 / Made available in DSpace on 2015-02-05T20:25:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 329775.pdf: 15533198 bytes, checksum: 405fa7ebbbf537f2e36763f5ee30e7ab (MD5) Previous issue date: 2014 / Demandas ambientais vão potencializar o uso de sistemas com energias renováveis em um futuro próximo. Neste contexto, microrredes (MR) de energia, tipicamente pequenas fontes geradoras próximas do usuário final, vêm surgindo como uma opção promissora para atender necessidades crescentes de geração de energia limpa, confiável e de qualidade. Para se fazer bom uso das vantagens propiciadas por uma microrrede, há a necessidade de um uso extensivo de conversores eletrônicos de potência para interligar diversos tipos de fontes geradoras, cargas e elementos de armazenamento, devido aos seus diferentes tipos de comportamento dinâmico. Este trabalho tem por objetivo principal estudar os problemas dinâmicos associados à interconexão de conversores de eletrônica de potência em microrredes de corrente contínua (CC). Em particular, quando um conversor é utilizado como carga de outro, simplificações de modelagem podem se tornar indesejadas e até omitir fenômenos dinâmicos durante a análise do sistema. Assim, problemas associados à modelagem das cargas são estudados bem como problemas de controle da tensão do barramento CC da MR. Problemas de estabilidade não-linear são tratados basicamente utilizando a teoria qualitativa dos sistemas dinâmicos e a análise de bifurcações. A redução do problema através da modelagem das cargas baseada nas características estáticas das cargas de potência constante cobra um papel importante para a análise da estabilidade do sistema. Resultados de simulação e experimentais permitem validar os resultados analíticos obtidos neste trabalho. As principais contribuições deste trabalho são: (i) a modelagem mais realista dos perfis de carga estáticos dos conversores buck e boost ao se comportarem como cargas de potência constante; (ii) o controle por modos deslizantes dos conversores interconectados e uma análise dinâmica completa do sistema utilizando a teoria de bifurcações; (iii) comprovação dos resultados analíticos obtidos pela realização de diversos cenários de simulação e experimentais.<br> / Abstract: Environmental demands are likely to increase the use of renewable energy-based systems in a close future. In this context, power microgrids, typically small power sources located close to the final user, arise as a promising option to cope with the growing needs of a clean, reliable and high quality energy. To make good use of the advantages provided by a microgrid, an extensive use of power electronic converters is required to interconnect several kinds of power generators, sources and energy storage units, due to their diferent types of dynamic behavior.The main purpose of this work is to study the dynamic problems associated to the interconnection of power electronic converters in a direct current (DC) microgrid. In particular, when a converter acts as a load to another, modeling simplications may become undesirable and even overlook dynamic phenomena during the system analysis. In this manner, problems associated to the loads modeling are studied, as well as problems related to the control of the microgrid's bus voltage. Nonlinear stability problems are studied using the qualitative theory of dynamical systems and bifurcation analysis. The reduction of the problem by modeling the loads' based on the static profile of constant power loads takes an important role on the stability analysis of the system. Simulation and experimental results provide means to validate the analytical results obtained in this work.The main contributions of this work are: (i) the realistic modeling of static load profiles for buck and boost converters behaving as constant power loads; (ii) the sliding mode control of the interconnected converters along with a complete dynamic analysis using bifurcations theory;(iii) validation of the analytical results by using several simulation and experimental scenarios.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2015. / Made available in DSpace on 2016-02-09T03:02:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1 337506.pdf: 3947262 bytes, checksum: 6a4e85d118aae3d089e843d90d77950b (MD5) Previous issue date: 2015 / Esta dissertação apresenta um estudo sobre conversores cc-cc não-isolados aplicados ao processamento de energia solar fotovoltaica e baseados no conversor Boost. Tais conversores possuem alto rendimento e elevado ganho estático em virtude da utilização de células de ganho, cujo conceito é definido neste trabalho. O princípio de funcionamento dos conversores, as principais formas de onda e os esforços nos componentes são analisados para o modo de condução contínua, independentemente da célula de ganho empregada. Uma metodologia para criação das células de ganho é desenvolvida, bem como uma breve extensão desse conceito. O estudo realizado é avaliado em dois protótipos: o primeiro é desenvolvido apenas para comparar os ganhos de tensão teórico e experimental de diferentes células de ganho; enquanto o segundo é construído a partir de um algoritmo de otimização desenvolvido para maximizar o rendimento de um conversor de 200 W, integrado a um módulo fotovoltaico. Ademais, uma nova e eficiente técnica de rastreamento de máxima potência é implementada em conjunto com o conversor otimizado.<br> / Abstract : This work presents a study on non-isolated dc-dc converters applied to photovoltaic solar energy processing based on the conventional Boost converter. Such converters demonstrate high efficiency and high step-up gain due to the usage of gain cells, whose concept is defined in this work. The operating principle, the key waveforms and the components stresses are analyzed for continuous conduction mode independently of the employed gain cell. A methodology to create the gain cells is developed, as well as a brief extension of this concept. The conducted study is evaluated in two prototypes: the first is just developed for the comparison of theoretical and experimental voltage static gain of different gain cells; while the second is dimensioned by an optimization algorithm developed to maximize the efficiency of a 200 W photovoltaic module integrated converter. Moreover, a new and efficient maximum power tracking method is implemented together with the optimized converter.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2013 / Made available in DSpace on 2013-12-06T00:25:59Z (GMT). No. of bitstreams: 1 318434.pdf: 8093429 bytes, checksum: 1377aa3379f8fcdbb5f97b6a94285ad4 (MD5) Previous issue date: 2013 / Este trabalho apresenta o estudo de um conversor CC-CC isolado com alta tensão de saída, utilizado para alimentar uma válvula do tipo TWT. Dentre outras aplicações, a TWT é utilizada em equipamentos de telecomunicações e radares. Uma característica da válvula TWT é que a mesma possui coletores com múltiplos estágios, sendo necessária uma tensão de alimentação para cada estágio, todas na ordem dos kilovolts. Um transformador com alta relação de ganho e com alta tensão de saída necessita de maior quantidade de espiras em seu(s) secundário(s) e com maior isolação entre espiras e entre camadas. Estes dois fatores contribuem para que os parâmetros intrínsecos do mesmo (capacitância intrínseca e indutância de dispersão) sejam muito maiores do que em transformadores de baixos ganho e tensão. Desta forma, todas as topologias consagradas de conversores CC-CC isolados com alta tensão de saída absorvem os parâmetros do transformador em seu funcionamento. A topologia adotada neste trabalho é a Paralelo Ressonante com Saída em Tensão (CPRST), que é baseada na estrutura Full-Bridge. Esta estrutura apresenta excelente rendimento por causa da comutação do tipo ZVS. Esta topologia foi estudada com detalhes para valores de ganho menores do que um de seu circuito equivalente, sendo mapeados dois modos de condução para a utilização com modulação Phase-Shift. As equações que descrevem os modos foram obtidas e parametrizadas. Foi feita a modelagem orientada ao controle do CPRST com modulação Phase-Shift e também projetado o controlador. Foi construído um protótipo com múltiplas saídas no transformador, que se destinou a alimentar uma válvula do tipo TWT, com potência total de 2.100W e tensões de alimentação 1,3 kV, 4,56 kV e 6,08 kV nos múltiplos estágios e 9,53 kV no catodo. <br>

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. / Made available in DSpace on 2012-10-20T21:46:07Z (GMT). No. of bitstreams: 1 210577.pdf: 2975192 bytes, checksum: 164134f13bf8eac9f3ea5fd12427d1a4 (MD5) / Este trabalho apresenta o estudo de uma nova topologia de conversor CC-CC PWM destinado a aplicações com elevada tensão de entrada. A nova estrutura é baseada no conversor meia ponte clássico, mantendo características de funcionamento semelhantes, porém a tensão máxima aplicada sobre os interruptores é igual à metade da tensão no barramento de entrada. A redução de tensão sobre os interruptores permite a utilização de interruptores de menor custo, além de contribuir na elevação do rendimento do conversor, pois diminui as perdas de comutação e de condução. O conversor estudado opera como fonte auxiliar em um sistema de alta potência aplicado em telecomunicações. Foram estabelecidos no estudo o princípio de

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-graduação em Engenharia Elétrica. / Made available in DSpace on 2012-10-19T20:03:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1 203605.pdf: 4261136 bytes, checksum: 9ae5a939857b81f661be94ef21061bcf (MD5) / O presente trabalho apresenta um estudo de conversores CC-CC elevadores para aplicação em equipamentos de refrigeração. Equipamentos estes destinados a embarcações, as quais são alimentadas por baterias de 12V ou 24V. Foram analisados diferentes tipos de conversores CC-CC elevadores, e através desta análise escolheu-se o conversor Push-Pull Alimentado em Corrente por apresentar as melhores características para a aplicação em questão. Para este conversor são apresentados princípio de funcionamento, metodologia de projeto e resultados experimentais. Com o objetivo de atender às duas tensões de entrada com um único conversor, foi projetado e implementado um conversor de 120W, tensão de saída de 200V e tensão de entrada de 9V a 31V. Visando comparar as características deste, com conversores operando em apenas uma tensão de entrada, foram implementados dois protótipos, sendo o primeiro projetado para tensão de entrada de 9V a 16V e o segundo de 18V a 31V. Todos os protótipos operam em malha fechada, com controle através da corrente média de entrada. Um circuito de controle baseado na associação de circuitos PWM comerciais foi proposto.

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.

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)

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2016. / Made available in DSpace on 2016-09-20T04:17:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 339518.pdf: 42073009 bytes, checksum: 765883a85e48d98988aa4073f6fda2f6 (MD5) Previous issue date: 2016 / Este trabalho apresenta o estudo da integração entre células a capacitor chaveado e células convencionais de comutação. Como resultado, obtêm-se duas células híbridas de comutação, as quais geram uma família de conversores CC-CC híbridos não isolados. Uma célula é denominada de célula passiva de comutação e a outra de célula ativa de comutação. Cada uma gera três conversores: um Buck, um Boost e um Buck-Boost. As duas células híbridas de comutação, juntas, geram seis conversores CC-CC não isolados, todos apresentados nesta Dissertação. Características de ganho no MCC e MCD (quando aplicável), ganho generalizado, análise por espaço de estados para obtenção dos valores médios das variáveis relevantes do circuito e expansão dessa análise com o objetivo de descrever os esforços de tensão e corrente dos componentes do estágio de potência foram realizados para todas as topologias estudadas. A fim de validar experimentalmente a teoria abordada, dois protótipos foram desenvolvidos, um para cada célula híbrida de comutação, cujo objetivo é a validação das seis topologias (três de cada célula de comutação) estudadas. Testes experimentais proporcionaram a validação do ganho estático de todas as topologias e, para a topologia Buck de cada célula (topologia utilizada para dimensionamento e construção dos protótipos), ensaios de eficiência e regulação também foram realizados para tensão de entrada de 600 V e potência nominal de 1 kW.<br> / Abstract: This work presents a study on the integration of switched capacitor cell sand a conventional commutation cell. As a result, two hybrid commutation cells are obtained, which generate a family of DC-DC non isolated hybrid converters. One cell is denominated passive commutation cell and the other one, active commutation cell. Each onegenerates three converters: a Buck, a Boost and a Buck-Boost type.Together, these two hybrid commutation cells generate six converters, all of them are presented in this dissertation. Characteristics of gain inCCM and DCM (if when applicable), generalized gain, steady state analysis to obtain the relevant steady values of the circuit and an expansion from this analysis with the objective of describe the voltage and current stresses on all power components were realized for all topologies. In order to experimentally evaluate the theory, two prototypes were developed, one for each hybrid commutation cell,whose goal is validate the six topologies (three of them from each commutation cell) studied. Experimental tests provided the static gainvalidation to all topologies and, for the Buck converter of each cell (topology used to develop the prototypes), efficiency and regulation tests are also reported for a 600 V of input voltage and 1 kW of ratedpower.