Orientador: Adriano Péres. / Co-orientador: Sérgio Vidal Garcia Oliveira. / Dissertação (mestrado) - Universidade Regional de Blumenau, Centro de Ciências Tecnológicas, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2014. / Submitted by Gesmar Kingeski Barbosa null (gesmar.k@ufsc.br) on 2017-11-07T11:49:59Z No. of bitstreams: 1 PEEL1698-D.pdf: 19435262 bytes, checksum: a71df2d6094669d5c027d6758c47b6e2 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-11-07T11:50:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 PEEL1698-D.pdf: 19435262 bytes, checksum: a71df2d6094669d5c027d6758c47b6e2 (MD5) Previous issue date: 2014 / Este trabalho apresenta um estudo sobre os conversores CA-CC modulares multiníveis bidirecionais já existentes e propõe uma topologia de conversor unidirecional. Inicialmente, é realizado um estudo do conversor modular multiníveis bidirecional monofásico contemplando o princípio de funcionamento, a origem das correntes de circulação e os efeitos destas, esforços de corrente nos principais dispositivos e estratégias de controle. Um esquema de balanceamento das tensões dos capacitores de um braço é proposto e comparado com outra estratégia encontrada na literatura. A análise realizada é estendida para o conversor bidirecional trifásico e estratégias adequadas de controle das correntes e tensões são desenvolvidas. Por último, uma nova topologia de conversor modular multiníveis com fluxo unidirecional de potência é proposta. O conversor é analisado em regime estático e dinâmico, e estratégias de controle e equilíbrio das correntes e tensões são desenvolvidas. Os resultados obtidos nas análises são comprovados por meio de simulações e alguns resultados experimentais obtidos de um protótipo em escala com 24 submódulos. / Abstract : This work presents a study on modular multilevel converters already proposed in the literature and proposes a new unidirectional topology. Initially, an analysis of the single-phase modular multilevel converter comprising the working principles, the origin of circulating currents and its effects, current stresses and control schemes is presented. A new arm capacitor voltage balancing method is proposed and compared against a common strategy found in literature. The realized analysis is extended to the three-phase bidirectional MMC and suitable current and voltage control strategies are developed. Also, a new modular multilevel converter topology featuring unidirectional power flow is proposed. Steady state and dynamic analysis are realized, and control strategies for current and voltage control and balancing are presented for the new converter. The analysis obtained in this work are confirmed by means of numerical simulations and preliminary experimental results from a scaled down prototype with 24 submodules.

Orientadores: Jose Carlos de Oliveira, Mauro Sergio Miskulin / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica / Made available in DSpace on 2018-07-15T04:21:16Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Oliveira_Aloisiode_M.pdf: 7076828 bytes, checksum: 5e021c7dc28348efd4d56954ee8b4b1e (MD5) Previous issue date: 1983 / Resumo: Esta tese tem por objetivo o cálculo de harmônicos produzidos por instalações multiconversoras operando sob situações não ideais. A impedância do sistema CA e a presença de filtros são considerados através de um método iterativo. Uma formulação geral para a corrente CA é desenvolvida, com a qual descreve-se um programa para computador digital que permite o cálculo de correntes e tensões harmônicas. Empregando-se um método iterativo é possível analisar a amplificação e mesmo a instabilidade harmônica / Abstract: This thesis is concerned with multiple converter harmonic calculations under non-ideal conditions. AC system impedance and filters also taken into account by using an iterative method applied to the steady state conditions. A general formulation is developed and using this a digital computer programme is described to evaluate harmonic currents and voltages on the AC side. Using an iterative method harmonic amplification and even instabil ity is considered. / Mestrado / Mestre em Engenharia Elétrica

MIRANDA, P. H. A. Conversor CA/CC com capacitor chaveado para LEDs de potência. 2012. 78 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2012. / Submitted by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2013-05-15T18:16:02Z No. of bitstreams: 1 2012_dis_phamiranda.pdf: 4134725 bytes, checksum: 59e84ae5ad39a16b9f2c5e0385a12cb4 (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa(mmarlene@ufc.br) on 2013-05-21T18:34:15Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2012_dis_phamiranda.pdf: 4134725 bytes, checksum: 59e84ae5ad39a16b9f2c5e0385a12cb4 (MD5) / Made available in DSpace on 2013-05-21T18:34:15Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2012_dis_phamiranda.pdf: 4134725 bytes, checksum: 59e84ae5ad39a16b9f2c5e0385a12cb4 (MD5) Previous issue date: 2012-08-03 / This paper proposes a switched-capacitor converter to drive power light emitting diodes (LEDs). In contrast to conventional constant dc current drivers, the current pulse is provided by this switched-capacitor LED driver. In the present driver, the capacitor is charged and discharged through of the output circuit and the current flow direction is controlled by switch. Based on the charge control analysis, the effects of switching devices on the proposed converter are discriminated and evaluated. The experimental results demonstrated the technical feasibility of using the proposed converter for LEDs. / Este trabalho propõe um conversor com capacitor chaveado para o acionamento de LEDS (Light Emitting Diodes) de potência. Em contraste com circuitos de acionamento convencionais de corrente contínua, o pulso de corrente direcionado para os LEDs, é limitado pela potência armazenada no capacitor chaveado. Neste circuito, o capacitor é carregado e descarregado através do circuito de saída e a direção do fluxo de corrente é controlada pelos interruptores. Baseado na análise do controle de carga, os efeitos do comutação no conversor proposto são discriminados e avaliados. Os resultados experimentais demonstram a viabilidade técnica de utilizar o conversor proposto para LEDs.

CÂMARA, R. A. da. Análise comparativa de desempenho de conversores CA-CC monofásicos utilizando FPGA para aplicação em no-breaks. 2012. 205 f. Tese (Doutorado em Engenharia Elétrica) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2012. / Submitted by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2013-06-07T12:54:10Z No. of bitstreams: 1 2012_tese_racamara.pdf: 6550956 bytes, checksum: b28cbf0065d650ae8ea742bb342bd03d (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa(mmarlene@ufc.br) on 2013-06-07T17:21:35Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2012_tese_racamara.pdf: 6550956 bytes, checksum: b28cbf0065d650ae8ea742bb342bd03d (MD5) / Made available in DSpace on 2013-06-07T17:21:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2012_tese_racamara.pdf: 6550956 bytes, checksum: b28cbf0065d650ae8ea742bb342bd03d (MD5) Previous issue date: 2012-11-23 / This thesis presents two novel topologies of AC-DC converters with common neutral: five-level interleaved converter and five-level T type converter. Besides, a novel type of implementation of Indirect Current Control (ICC) is also presented. Thus, a comparative analysis of performance between three single phase AC-DC converters for UPS applications is realized. The analyzed converters have as common characteristics: power factor correction, digital control using FPGA and connection between input power supply and converter output enabling the use of UPS inverter and by-pass. The first one analyzed converter is the conventional three level converter which presents as main feature reduced numbers of power semiconductors and components. The second one analyzed converter is the five level interleaving converter which presents as main feature reduced conduction and commutation losses. Finally, the last one analyzed converter is the T type five level converter which presents as main features: reduced conduction and commutation losses and magnetic components operating with the double of switching frequency reducing weight and volume. Theoretical analysis of the single phase converters, basics concepts of digital control and modulation technique, design procedure, simulation and experimental results of lab models are presented in order to validate the principle of operation of the proposed converters. / Esta tese de doutorado apresenta duas novas topologias de conversores CA-CC com uso de neutro comum: conversor de cinco níveis intercalado e conversor de cinco níveis tipo T. Além disso, uma nova forma de implementação da técnica de controle indireto da corrente (Indirect Current Control - ICC) é apresentada. Assim, para comprovação da praticidade dos conversores apresentados, toma-se como base o conversor CA-CC de três níveis convencional e então é realizada uma análise comparativa de desempenho entre esses três conversores CA-CC monofásicos para aplicação em no-breaks. Os conversores analisados possuem como característica comum a correção do fator de potência, o controle digital realizado por FPGA e a conexão da fonte de alimentação com o estágio de saída, facilitando o uso de inversor e by-pass para no-breaks. O primeiro conversor analisado é o conversor de três níveis convencional que apresenta como principal característica o reduzido número de componentes. O segundo conversor analisado é o conversor de cinco níveis intercalado que apresenta como principal característica as reduzidas perdas de comutação e condução. Finalmente, o terceiro conversor analisado é o conversor de cinco níveis tipo T que apresenta como principais características: reduzidas perdas de comutação e condução; os elementos magnéticos operam com o dobro da frequência de comutação reduzindo desta maneira o peso e o volume. A análise teórica dos conversores monofásicos, os conceitos básicos sobre o controle digital e a técnica de modulação, a metodologia de projeto, simulação e resultados experimentais dos protótipos construídos são apresentados para validar o princípio de funcionamento dos conversores propostos.

ALCAZAR, Y. J. A. Estudo do conversor bosst CC-CC de alto ganho de tensão baseado na célula de comutação de três estados e nas células multiplicadoras de tensão (MC). 2010. 127 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2010. / Submitted by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2013-11-05T13:04:54Z No. of bitstreams: 1 2010_dis_yjaalcazar.pdf: 4794427 bytes, checksum: 55fe8645850de079ae9e06a637539f1e (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa(mmarlene@ufc.br) on 2013-11-06T14:11:37Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2010_dis_yjaalcazar.pdf: 4794427 bytes, checksum: 55fe8645850de079ae9e06a637539f1e (MD5) / Made available in DSpace on 2013-11-06T14:11:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2010_dis_yjaalcazar.pdf: 4794427 bytes, checksum: 55fe8645850de079ae9e06a637539f1e (MD5) Previous issue date: 2010-12-14 / The present work proposes the study of the boost converter based on three-state switching cell and voltage multipliers cells (mc). A mathematical model of the aforementioned converter is investigated here. The proposed analysis is based on the tool named “PWM-Switch Modeling of DC-DC Converters”. The model must be found by a simple inspection of the converter’s circuit. It is possible to apply such model in order to realize various analyses such as steady-state, transient, and small-signal analysis in a single and same model. Considering the number of voltage multipliers cells (mc), two situations are analyzed: operation with a single multiplier cell (mc=1) and operation with multiple voltage multiplier cells (mc>1).The proposed method was validated through simulations and its effectiveness was verified. In addition to this, conventional average current mode control is also applied to one of the studied configurations. The performance of the converter and the effectiveness of the proposed controller are demonstrated by experimental results obtained from a 1-kW laboratory prototype. / O presente trabalho propõe o estudo do conversor boost CC-CC de alto ganho de tensão baseado na célula de comutação de três estados e nas células multiplicadoras de tensão (mc). Este trabalho investiga um modelo matemático para o citado conversor. A análise proposta é baseada na ferramenta “modelagem do interruptor PWM para conversores CC-CC”. O modelo deve ser encontrado por uma simples inspeção do circuito do conversor. Deve ser possível aplicá-lo para realizar diversas análises, como em regime permanente, regime transitória e análise de pequenos sinais por meio de um uma abordagem unificada. Considerando um dado número de células multiplicadoras de tensão, duas situações são analisadas com esta ferramenta: operação com uma única célula multiplicadora de tensão (mc=1) e várias células multiplicadoras de tensão (mc> 1). O método proposto é validado por simulações e é verificada sua efetividade. Além disso, é analisado neste trabalho o controle modo corrente média convencional, o qual é aplicado em uma das configurações em estudo. O rendimento do conversor e a efetividade do controlador proposto são demonstrados por resultados experimentais para um protótipo do laboratório de 1 kW.

SILVA, C. E. de A. e. Estudo e desenvolvimento experimental de um sistema eólico interligado a rede elétrica. 2012. 147 f. Tese (Doutorado em Engenharia Elétrica) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2012. / Submitted by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2012-09-17T17:17:01Z No. of bitstreams: 1 2012_tese_ceasilva.pdf: 2025314 bytes, checksum: 48b5f3275117afb33b3f78f1c96e5625 (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa(mmarlene@ufc.br) on 2012-09-25T19:05:38Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2012_tese_ceasilva.pdf: 2025314 bytes, checksum: 48b5f3275117afb33b3f78f1c96e5625 (MD5) / Made available in DSpace on 2012-09-25T19:05:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2012_tese_ceasilva.pdf: 2025314 bytes, checksum: 48b5f3275117afb33b3f78f1c96e5625 (MD5) Previous issue date: 2012-02-07 / This work presents the study and development of an electronic system for wind energy exploitation from a permanent magnet synchronous generator connected to a wind turbine. The system operates with variable speed, allowing maximum use of the kinetic energy incident on the wind turbine. This kinetic energy is converted into electrical energy by the permanent magnet synchronous generator and, after being fully conditioned, injected into the conventional power grid. This conditioning is done by an electronic system object of study and development of this work, which consists of a rectifier connected to a single-phase full-bridge inverter with current output. Are presented the literature review of the relevant wind energy conversion systems to the scope of work, the analysis of the rectifier stage (power and control), the analysis of the inverter stage (power and control), a efficiency theoretical comparison between the proposed rectifier (three-phase bridgeless) and the threephase fullbridge rectifier, and the experimental results of an 5kW validation prototype of the proposed system. / Este trabalho apresenta o estudo e desenvolvimento de um sistema eletrônico de aproveitamento de energia eólica a partir de um gerador síncrono de ímã permanente conectado a uma turbina de vento. O sistema opera com velocidade variável, permitindo o máximo aproveitamento da energia cinética incidente na turbina de vento. Essa energia cinética é convertida em energia elétrica pelo gerador síncrono de ímã permanente e depois de totalmente condicionada, injetada na rede elétrica convencional. Esse condicionamento é feito por um sistema eletrônico objeto de estudo e desenvolvimento deste trabalho, o qual consiste em um retificador trifásico interligado a um inversor monofásico em ponte completa com saída em corrente. São apresentadas a revisão bibliográfica de sistemas de aproveitamento de energia eólica para geração de energia elétrica pertinentes ao escopo do trabalho, a análise do estágio retificador (potência e controle), a análise do estágio inversor (potência e controle), uma comparação teórica de rendimento entre o retificador trifásico proposto neste trabalho (bridgeless trifásico) e o retificador trifásico dois níveis, e os resultados experimentais de um protótipo de validação de 5kW do sistema proposto.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2016. / Made available in DSpace on 2017-03-21T04:11:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1 344134.pdf: 5229649 bytes, checksum: 2a2de87aab935f396cf68ed30d744390 (MD5) Previous issue date: 2016 / Atualmente existem diversos conceitos de projetos de conversão de energia a partir de ondas oceânicas, no entanto, as tecnologias não estão suficientemente maduras para que se possam indicar quais são mais adequadas para uma dada localização. Assim, o trabalho tem como principais objetivos a realização de um estudo comparativo entre diferentes concepções de projetos existentes até o presente momento e a modelagem dinâmica de dois conversores selecionados. Para avaliação do desempenho dos conversores analisados utilizou-se o método das matrizes de potência e oceânica combinada. O desempenho é avaliado na costa de Florianópolis/SC, a comparação entre os conceitos de projeto é realizada através do método da matriz de Pugh. Para modelagem dinâmica, utilizou-se o software AMESim como plataforma. Entre as principais conclusões, o estudo aponta: a região escolhida apresenta um potencial energético para geração de energia a partir de ondas oceânicas, sendo esta energia próxima à obtida considerando mares europeus. Com a modelagem dinâmica, observa-se que os projetos apresentam potência e rendimento variáveis com as condições oceânicas, os sistemas modelados são adequados para transmissão de potência em conversor de energia das ondas, pois permitem que sejam alcançadas condições de regime permanente de geração de energia elétrica.<br> / Abstract : Currently there are several concepts of energy generation projects from ocean waves, the technologies are not mature enough, so that one cannot indicate which technologies are most appropriate for a given location. Thus, the work is focused on the main objectives to conduct a comparative study of different conceptions of existing projects and dynamic modeling of two selected models. To evaluate the performance of the converters analyzed is used the method of matrices of power and ocean matrices combined, performance is evaluated on the coast of Florianópolis/SC, and the comparison between the design concepts is performed by Pugh?s matrix. For dynamic modeling, the software AMESim is used. The main conclusions of the study were: Florianópolis has energy potential for power generation from ocean waves, the energy estimate is closed off obtained considering European seas. In the dynamic simulation is observed that the projects have power and performance variables with ocean conditions, the modeled systems are suitable for power transmission, in both models steady state conditions of power generation were reached.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Ciências Mecânicas, 2014. / Submitted by Albânia Cézar de Melo (albania@bce.unb.br) on 2014-08-22T15:56:22Z No. of bitstreams: 1 2014_RafaelMeloTeixeira.pdf: 6376069 bytes, checksum: 74c93161d11661d3fd7b80424f15c2a0 (MD5) / Approved for entry into archive by Guimaraes Jacqueline(jacqueline.guimaraes@bce.unb.br) on 2014-09-29T12:38:50Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2014_RafaelMeloTeixeira.pdf: 6376069 bytes, checksum: 74c93161d11661d3fd7b80424f15c2a0 (MD5) / Made available in DSpace on 2014-09-29T12:38:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2014_RafaelMeloTeixeira.pdf: 6376069 bytes, checksum: 74c93161d11661d3fd7b80424f15c2a0 (MD5) / A busca por fontes alternativas de energia cresce cada vez mais no cenário mundial. A última década tem registrado progressos consideráveis a nível global na investigação e desenvolvimento de tecnologias associadas ao aproveitamento da energia proveniente do oceano. Fatores importantes que contribuíram para potencializar a busca por combustíveis renováveis foram: a pressão crescente da sociedade por combustíveis renováveis e menos poluentes e a certeza de que o petróleo vai acabar. As ondas do mar são geradas pelo atrito e pressão entre o vento e a água do oceano, devido ao seu movimento oscilatório possuem grande potencial como fonte renovável de energia. Uma proposta de colheita de energia a partir de ondas do mar consiste na conversão de oscilações verticais em movimento rotativo utilizando um pêndulo excitado parametricamente. Sendo este movimento rotativo, então utilizado para alimentar um gerador elétrico. Neste contexto, é importante analisar a dinâmica de um pêndulo nãolinear excitado parametricamente. Sem ação de controle, o pêndulo pode apresentar diferentes tipos de comportamento, indo de simples oscilações periódicas ao comportamento caótico. Embora diversos autores tenham verificado soluções rotativas, é importante mencionar que o pêndulo excitado parametricamente apresenta bifurcações que podem desestabilizar este tipo de resposta. Torna-se, então, interessante controlar bifurcações com objetivo de manter soluções rotativas estáveis. Inicialmente, este trabalho apresenta uma análise da dinâmica de um pêndulo não-linear excitado parametricamente, considerando um sistema com e sem a existência de ruídos (dinâmico e de observação) e diferentes valores de frequência e amplitude de forçamento, o com enfoque na identificação de soluções rotativas. Em seguida, emprega-se o método de controle Extended Time-Delaved Feedback (ETDF) de forma a evitar as bifurcações que desestabilizam as soluções rotativas desejadas. ______________________________________________________________________________ ABSTRACT / The search for alternative energy sources grows increasingly in the world nowadays. In the last decade, significant progress in a global level has been observed in research and development associated with harvesting energy from ocean. Important factors that contributed to enhance the search for renewable fuels were: increasing pressure from society for renewable and cleaner fuels and the certain that the oil will phase out. Sea waves are generated by friction and pressure between the wind and the ocean water, due to its oscillatory motion that has great potential as a renewable energy source. One concept of harvesting energy from ocean waves consists in converting vertical oscillations into rotary motion oscillations using a parametrically excited pendulum. This rotational behavior can be used to power an electric generator. In this context, it is important to analyze the dynamics of a nonlinear pendulum excited parametrically. Without control, the pendulum can exhibit different types of behavior, from simple periodic oscillations to chaotic behavior. Although several authors have observed rotating solutions, it is important to mention that the parametrically excited pendulum presents bifurcations that can destabilize this type of response. In this context, it is interesting to avoid bifurcation in order to maintain rotational solutions stable. At first, this work presents an analysis of the dynamics of a parametrically excited nonlinear pendulum, considering the system with and without noise (dynamic and observation) and different values for forcing frequency and amplitude, focusing on the identification of rotating solutions. Then, the Extended Time-Delaved Feedback (ETDF) control method is used to avoid bifurcations that destabilize the desired rotational solutions.

Made available in DSpace on 2018-08-02T00:01:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tese_5443_Dissertação Final - Renner - vFinal.pdf: 18767902 bytes, checksum: 3e25d59dcd35a183066d21884ebb5d2d (MD5) Previous issue date: 2015-07-09 / A maioria das dificuldades frequentemente presentes nos conversores multiníveis está vinculada ao dimensionamento de suas estruturas, principalmente referente à decisão sobre a quantidade de níveis (e, por consequência, o número de chaves a ser utilizado), sobre a frequência de chaveamento e sobre o valor do índice de modulação de amplitude que melhor se adeque à aplicação desejada. Usualmente o dimensionamento dos conversores, incluindo os MMCs é primeiramente realizado por intermédio de softwares de simulação para, por exemplo, determinar o conteúdo harmônico da tensão de saída do conversor, dispendendo considerável tempo e, portanto, dificultando qualquer alteração de parâmetro para efeitos de simulação. Dessa forma, este estudo se dedica a equacionar o conversor modular multinível em função da estratégia de chaveamento (a qual também afeta o conteúdo de distorção harmônica), do número de níveis, do nível de tensão e do conteúdo da distorção harmônica que se deseja atender. O objetivo principal é obter as equações inerentes ao conversor a fim de facilitar a manipulação do número de níveis, da frequência de chaveamento e do índice de modulação de amplitude, a fim de subsidiar a escolha do projetista sem a necessidade da modelagem e simulação de diversos conversores. A ferramenta escolhida para a modelagem matemática foi a transformada dupla de Fourier, pois, diferente da transformada rápida de Fourier, essa permite simultaneamente a variação dos índices da portadora e da onda fundamental, possibilitando análises de harmônicos de alta e baixa frequência múltiplos da portadora de forma simultânea e com boa precisão, facilitando a obtenção dos parâmetros ótimos do conversor. O equacionamento foi emulado em software matemático específico (MATLAB®) e os resultados confrontados em software de transitórios eletromagnéticos (PSCAD/EMTDC®) e implementados em FPGA a fim de garantir a veracidade e robustez do trabalho.