SILVA, R. N. A. L. Inversor multinível híbrido simétrico trifásico de cinco níveis baseado nas topologias Half-Bridge/ANPC. 2013. 125 f. Tese (Doutorado em Engenharia Elétrica) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2013. / Submitted by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2013-06-12T12:24:50Z No. of bitstreams: 1 2013_tese_rnalsilva.pdf: 12777371 bytes, checksum: 6bb0b41a20466bdd13d10d7652a75df6 (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa(mmarlene@ufc.br) on 2013-06-12T16:56:39Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2013_tese_rnalsilva.pdf: 12777371 bytes, checksum: 6bb0b41a20466bdd13d10d7652a75df6 (MD5) / Made available in DSpace on 2013-06-12T16:56:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2013_tese_rnalsilva.pdf: 12777371 bytes, checksum: 6bb0b41a20466bdd13d10d7652a75df6 (MD5) Previous issue date: 2013-02-22 / This work presents a new topology of a hybrid five-level inverter, conceived from the halfbridge and active neutral point clamped structures, suitable for high-voltage, high-power applications. The possible commutation stages, the switching drive logic, the semiconductors stresses mathematical analysis, and the losses study are presented. Two modulation techniques were selected in order to allow low-frequency (60 Hz) switches operate together with high-frequency switches (1020 Hz), reducing the number of commutations and, consequently, the overall losses and the output voltage total harmonic distortion. In order to validate the proposal, it was developed a 7.5 kVA prototype and AC line output voltage of 380 V. The digital implementation from both modulation techniques on the chosen programmable logic device FPGA is also presented. The experimental results relative to the three-phase structure validate the proposed topology. The topology, operating with the modulation based on Sinusoidal In-Phase Disposition - PWM, presented a THD of 29.71%, and WTHD of 1.93%, while the one based on the Centered Space Vector - PWM presented a THD of 38.45%, and a WTHD of 7.21%. Besides, the overall efficiency is superior when compared to the Half-Bridge/NPC topology, as expected, due to the fact that losses on this structure are higher and misdistributed. / Este trabalho apresenta uma topologia de inversor multinível híbrido simétrico trifásico de cinco níveis, concebido a partir das estruturas meia ponte e inversor com grampeamento ativo do neutro, adequado para aplicações com alta tensão e alta potência. São apresentados os possíveis estados de comutação, lógica de acionamento, cálculo dos esforços nos semicondutores, assim como um estudo de perdas. Duas estratégias de modulação são selecionadas possibilitando a operação concomitante de metade dos interruptores em baixa frequência (60 Hz) e a outra em alta frequência (1020 Hz), reduzindo o número de comutações, consequentemente as perdas nos semicondutores e o conteúdo harmônico da tensão de saída. Para validar a proposta, foi desenvolvido um protótipo com potência de 7,5 kVA e tensão de saída eficaz de linha 380 V. Além disso, é apresentada a implementação de ambas as modulações no dispositivo lógico programável escolhido, FPGA. Os resultados experimentais da estrutura trifásica validam a topologia proposta. A estrutura, operando com a modulação baseada na PD-PWM, apresentou DHT de 29,71% e WTHD de 1,93%, enquanto que a baseada na CSV-PWM apresentou DHT de 38,45% e WTHD de 7,21%. Além disso, o rendimento da estrutura proposta é superior se comparado ao da topologia Half-Bridge/NPC, conforme esperado em função das perdas na estrutura Half-Bridge/NPC serem maiores e mal distribuídas.

PEREIRA, D. V. S. Estudo teórico: UPQC-UPS monofásica com possibilidade de filtragem ativa utilizando a teoria p-q. 2013. 229 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2013. / Submitted by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2013-09-16T14:29:37Z No. of bitstreams: 1 2013_dis_dvspereira.pdf: 2132246 bytes, checksum: 1a167655a41122894fab2efe8ac8c337 (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa(mmarlene@ufc.br) on 2013-09-16T17:01:20Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2013_dis_dvspereira.pdf: 2132246 bytes, checksum: 1a167655a41122894fab2efe8ac8c337 (MD5) / Made available in DSpace on 2013-09-16T17:01:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2013_dis_dvspereira.pdf: 2132246 bytes, checksum: 1a167655a41122894fab2efe8ac8c337 (MD5) Previous issue date: 2013-06-13 / This work proposes the design of an UPQC-UPS high efficiency single phase 1.4 kVA with active filter capabilities throughout the parallel and series converters. With this topology, it is possible to obtain high efficiency and combine the advantages of both on-line and line interactive UPS systems improving, at the same time, the grid energy quality. The series/parallel compensation references were generated using the p-q Theory which defines a joint of power definitions to deal with electric systems under non-sinusoidal conditions. According to the simulation results, it was shown that the system input current has a low total harmonic distortion (THDi) and it presents high power factor. Also, the load voltage has a sinusoidal shape with low total harmonic distortion (THDv), both in its grid and battery mode operation. Such simulations were developed in the software PSCAD/EMTDC. / Este trabalho propõe o projeto de uma UPQC-UPS monofásica de 1,4 kVA e alta eficiência com capacidade de filtragem ativa através de dois conversores conectados em série e em paralelo. Com esta topologia, é possível obter uma elevada eficiência e combinar as vantagens dos tipos de UPS on-line e line-interactive, melhorando, ao mesmo tempo, a qualidade de energia da rede e protegendo as cargas de harmônicos e oscilações de tensão. As referências de compensação dos conversores série e paralelo são gerados utilizando a Teoria p-q, que propõem um conjunto de definições para lidar com sistemas elétricos sob condições não-senoidais. De acordo com os resultados de simulação, foi comprovado que, quando os conversores série e paralelo estão em funcionamento, a corrente de entrada do sistema possui baixa taxa de distorção harmônica (TDHi) e o sistema apresenta um fator de potência elevado, mesmo para cargas não-lineares. Além disso, é fornecida à carga uma tensão senoidal com baixa taxa de distorção harmônica (TDHv) e com valor eficaz fixo mesmo com oscilações na tensão de entrada, tanto no modo rede como no modo bateria. Simulações foram desenvolvidas no software PSCAD/EMTDC.

SANTOS, C. A. dos. Análise e projeto de um conversor NPC para interligação de sistemas de conversão de energia à rede elétrica. 2011. 170 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2011. / Submitted by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2012-02-06T14:34:42Z No. of bitstreams: 1 2011_dis_casantos.pdf: 3669941 bytes, checksum: ed41c69ffa03953f41a19263de9f2307 (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa(mmarlene@ufc.br) on 2012-02-06T14:35:11Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2011_dis_casantos.pdf: 3669941 bytes, checksum: ed41c69ffa03953f41a19263de9f2307 (MD5) / Made available in DSpace on 2012-02-06T14:35:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2011_dis_casantos.pdf: 3669941 bytes, checksum: ed41c69ffa03953f41a19263de9f2307 (MD5) Previous issue date: 2011 / This work deals with the study of a three-level inverter with Neutral Point Clamped (NPC), proposed for the interconnection of energy conversion systems to the grid. In order to accomplish a complete study an inductive L is proposed and, vector control techniques, and PLL technology as synchronization method are used. Equations are developed for the determination of the losses of the converter, which can be applied to various PWM techniques. Three Modulation techniques are presented: Phase Disposition modulation (PD), modulation with injection of the third harmonic (THIPWM) and carrier-based space vector modulation (SVPWM-CB). The complete modeling system is presented, as well as an example for designing a system of 6 kW. Numerical simulations are performed for different study cases, validating the converter design and modeling developed. The simulation results show that the proposed NPC converter is fully satisfactory, the converter being able to control the power flow (unity power factor) and deliver to the reactive network when required. / Neste tabalho é realizado o estudo de um conversor de três níveis com ponto neutro grampeado (NPC), proposto para a interligação de sistemas de conversão de energia à rede elétrica. Para tanto é utilizado um filtro indutivo L, técnicas de controle vetorial, e a técnica PLL como método de sincronismo. São desenvolvidas equações para a determinação das perdas do conversor, as quais podem ser aplicadas a diversas técnicas de modulação PWM. Três técnicas são apresentadas: modulação PD; modulação com injeção de terceiro harmônico (THIPWM); e modulação vetorial baseada em portadora (CB-SVPWM). Toda a modelagem do sistema é apresentada, bem como um exemplo de projeto para um sistema de 6 kW. São realizadas simulações computacionais para diferentes estudos de caso, validando o projeto do conversor e a modelagem desenvolvida. A resposta às dinâmicas do sistema é satisfatória, sendo o conversor capaz de controlar o fluxo de potência ativa (com fator de potência uniário) e reativa entregues à rede.

UCHÕA, J. I. L. I-UPQC para melhoria da qualidade da energia elétrica em aerogeradores de velocidade fixa. 86 f. 2015. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2015. / Submitted by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2016-03-14T11:46:02Z No. of bitstreams: 1 2015_dis_jiluchoa.pdf: 7188918 bytes, checksum: f62f21adf0f50035d8ddb82fb861af7a (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa(mmarlene@ufc.br) on 2016-03-16T17:26:29Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2015_dis_jiluchoa.pdf: 7188918 bytes, checksum: f62f21adf0f50035d8ddb82fb861af7a (MD5) / Made available in DSpace on 2016-03-16T17:26:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2015_dis_jiluchoa.pdf: 7188918 bytes, checksum: f62f21adf0f50035d8ddb82fb861af7a (MD5) Previous issue date: 2015-12-18 / Fixed speed wind turbines completely dominated the market until the mid-1990s and currently. Although most installed wind turbine are variable speed, many fixed speed wind are still in operation. In this context, this work presents a study concerned to coordinated operation of FACTS (Flexible Alternating Current Transmission Systems) device with fixed speed wind energy conversion system (WECS) equipped with a squirrel cage induction generator. The applied FACTS device is based on the control strategy of the Unified Conditioner Power Quality with inverted topology (i-UPQC), and consists of two static converters connected in back-to-back topology. A model was developed in the software PSCAD/EMTDC, tested under four different scenarios and discussed in order to validate the presented theory. The i-UPQC performance was analyzed for improving voltage quality in the point of common coupling (PCC), reduction of the harmonic currents drained from the wind turbine, and increasing the induction generator capacity to remain connected during a momentary collapse in the grid voltage. The i-UPQC presented good performance due to its capability to warrant the quality in the PCC voltage in spite of the wind variation and that the voltage sags at the PCC do not change the stator voltages. About the generator current, the i-UPQC has kept the stator current free of harmonic components and the effect of unbalanced loads. Under normal operation it was demonstrated that one of the I-UPQC converters can be sized as 50\% of the generator rated power, which is an advantage for real implementation. A comparison between two ways to connect the I-UPQC to the grid, along with the wind turbine, was made. The series converter connected between the wind turbine and the parallel converter, or between parallel converter and the common connection point (PCC). It was concluded that the shunt converter connected to the generator presents better performance than the series converter due to series converter currents are less than the stator currents. Under this configuration, there is no active power current from the generator injected in the PCC during voltage sags. / Turbinas de velocidade fixa dominaram completamente o mercado até meados de 1990 e atualmente, apesar da maioria dos aerogeradores instalados serem de velocidade variável, muitos aerogeradores de velocidade fixa ainda se encontram em funcionamento. Neste contexto, este trabalho apresenta um estudo sobre a operação coordenada de um dispositivo FACTS (Flexible Alternating Current Transmission Systems) com um aerogerador de velocidade fixa, equipado com gerador de indução gaiola de esquilo. O dispositivo FACTS aplicado baseia-se na estratégia de controle do Condicionador Unificado de Qualidade de Energia com topologia invertida (i-UPQC, do inglês, Unified Power Quality Conditioner with inverted topology), e consiste de dois conversores estáticos na configuração back-to-back. Um modelo foi desenvolvido no software PSCAD/EMTDC e quatro cenários diferentes foram simulados e discutidos a fim de validar a teoria apresentada. A partir dos resultados de simulação, foi analisado o desempenho do i-UPQC para melhoria da qualidade da tensão no Ponto de Conexão Comum (PCC), diminuição das correntes harmônicas drenadas do aerogerador e aumento da capacidade do gerador de indução de se manter conectado durante um afundamento momentâneo da tensão da rede. O i-UPQC atuou de forma satisfatória, pois não permitiu que variações na velocidade do vento afetassem a qualidade da tensão fornecida ao PCC, nem que o afundamento da tensão no PCC alterasse a tensão nos terminais do estator. Quando cargas não lineares foram adicionadas no sistema, o i-UPQC manteve a corrente do estator livre das componentes harmônicas e desbalanços presentes na corrente da carga. Demonstrou-se que, em condições normais de operação, um dos conversores do i-UPQC pode ser especificado para 50\% da potência nominal do aerogerador, o que pode representar uma vantagem do i-UPQC para o caso de uma implementação real. Foi feita uma comparação entre duas diferentes configurações de conexão do i-UPQC com o aerogerador e a rede: ora com o conversor paralelo conectado entre o conversor série e o ponto de conexão comum (PCC), ora conectado entre o aerogerador e o conversor série. Concluiu-se que a configuração com o conversor paralelo conectado ao aerogerador é mais vantajosa, pois a corrente que circula através do conversor série é menor que a corrente do estator. Nesta configuração, nenhuma corrente referente à potência ativa do aerogerador é injetada no PCC durante um afundamento de tensão.

MESQUITA, S. J. Uma Proposta de projeto para inversor multinível em cascata assimétrico com 63 níveis na tensão de saída e operação em baixa frequência. 147 f. 2011. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2011. / Submitted by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2016-03-17T14:16:24Z No. of bitstreams: 1 2011_dis_sjmesquita.pdf: 3380015 bytes, checksum: ed113ab7b49a500b53f8d4eb6ca93b4f (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa(mmarlene@ufc.br) on 2016-03-18T17:36:23Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2011_dis_sjmesquita.pdf: 3380015 bytes, checksum: ed113ab7b49a500b53f8d4eb6ca93b4f (MD5) / Made available in DSpace on 2016-03-18T17:36:24Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2011_dis_sjmesquita.pdf: 3380015 bytes, checksum: ed113ab7b49a500b53f8d4eb6ca93b4f (MD5) Previous issue date: 2011-02-02 / This dissertation proposes a design of a cascaded multilevel inverter using H-bridge cells in asymmetric configuration and a multiple secondary transformer. Equations for determining the frequency operation of each cell with binary and ternary configurations, as well as the complete design of toroidal transformer with laminated core. This work proposes also the optimal operating frequency of the transformer that enables reduction in core size, when compared to 60 Hz operation. It is also discussed a methodology for calculate the losses in the cells of the inverter, which are useful to determine the thermal behavior of the inverter / Este trabalho apresenta um estudo dos inversores multiníveis em cascata usando células H-bridge na configuração assimétrica usando transformador de múltiplos secundários. Ele demonstra equações para o cálculo da freqüência das células para o inversor operando com as configurações binária e ternária, bem como o projeto completo do transformador toroidal com núcleo laminado. Este trabalho define a melhor freqüência de operação do transformador que possibilita redução no tamanho se comparado a operação em 60 Hz. Ele também aborda uma metodologia para o cálculo das perdas nas células do inversor as quais são úteis para o cálculo térmico do inversor.

Orientador: Jose Antenor Pomilio / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica / Made available in DSpace on 2018-07-21T08:00:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Vendrusculo_EdsonAdriano_M.pdf: 4892300 bytes, checksum: 8b222fd628479e1108fe8f9dd74cb0e9 (MD5) Previous issue date: 1996 / Resumo: No setor elétrico algumas indústrias que produzem fontes de' alimentação, "no-break" e estabilizadores de tensão testam estes equipamentos, utilizando resistores para simulação da carga. Isto acarreta perda de energia elétrica por geração de calor. O resultado é o aumento do custo de produção. Este trabalho apresenta uma Carga Eletrônica Regenerativa que substitui os resistores. A energia drenada do equipamento sob teste é devolvida à rede, e o gasto de energia limita-se às perdas nos componentes da carga eletrônica. A topologia básica é um conversor Cuk com capacitor flutuante. Este conversor permite controlar independentemente as correntes de entrada e saída. A topologia apresenta comutações suaves, do tipo (ZVS), sem a necessidade de circuitos adicionais. O mesmo conversor , mas com as posições de entrada e saída invertidas, pode ser utilizado como Fonte de Tensão Com Alto Fator de Potência. As características de comutação suave e alto rendimento são preservadas. O conversor permite obter isolação em alta frequência. Protótipos, em ambas configurações, comprovam os resultados teóricos / Abstract: The conventional method for testing power supplies, batteries, uninterruptible power supply (UPS) and other sources of electric power uses resistors as load. This results in wasted heat and increases the equipments production cost.This work presents a Regenerative Electronic Load to substitute those resistors. The basic topology is a capacitive idling Cuk converter. This converter allows to control independently the input current and permits to provide a sinusoidal output current. An appropriate-gate command allows to have some soft-commutation without the use of any auxiliarycircuit. The same converter, with input and output changed, can operate as a Power Supply with Input Power Factor Correction. The characteristics of soft-commutation and high efficiencyare maintained. A simplehigh-efficiencytransformer allows output isolation. AlItheoretical results are experimentally verified. / Mestrado / Mestre em Engenharia Elétrica

Tese (livre-docencia) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-07-25T01:41:16Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Pomilio_JoseAntenor_LD.pdf: 2277967 bytes, checksum: 0cfaa132dc95a8f84e13e83db9289a5c (MD5) Previous issue date: 1998 / Resumo: São apresentados circuitos baseados na célula básica do conversor 'Cuk, explorando novas aplicações e identificando novas propriedades. Os diversos conversores têm como características comuns a busca de alternativas para obtenção de comutação suave e de uma interface com a rede que apresente elevado fator de potência. Aplicações não usuais como fontes de corrente e fontes de potência são apresentadas, incluindo modelamentos e resultados experimentais / Abstract: Circuit topologies based on the 'Cuk's cell are presented. These circuits explore unusual applications as current and power sources. New properties of the converters are identified. In general the converters present soft-commutations and high power factor. Modeling and experimental results are presented / Tese (livre-docencia) - Univer / Eletronica e Comunicações / Livre-Docente em Engenharia Eletrica

Orientadores : Jose Carlos de Oliveira, Mauro Sergio Miskulin / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica / Made available in DSpace on 2018-07-14T00:24:15Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Abreu_JosePolicarpoGoncalvesde_D.pdf: 7143138 bytes, checksum: 8b7dcf4151901778a172b7065c9176b1 (MD5) Previous issue date: 1991 / Resumo: O objetivo deste trabalho é apresentar a concepção básica de um transformador de relação de transformação complexa variável - o "Phasor Controller" -,sua implementação em sistemas elétricos de potência - permitindo o controle simultâneo do fluxo de potências ativa e reativa -, bem como, a sua utilização na alimentação de multiconversores estáticos ¿ por promover adequada defasagem nos sinais de entrada. São mostrados resultados de simulações e de laboratório do protótipo desenvolvido,inserido nesses mesmos sistemas, ,além de resultados de medições - com a utilização de um medidor especialmente desenvolvido para esse fim - do fasor tensão de salda do equipamento, compatíveis com os resultados analiticos, obtidos por equacionamento do protótipo. Por fim, para que se torne menos onerosa a comutação eletrÔnica do equipamento, sao propostas modificações nas bobinas auxiliares inicialmente concebidas, através da formação de "taps" com bobinas particionadas em substituição a bobinas divididas / Doutorado / Automação / Doutor em Engenharia Elétrica

Retificadores com comutação capacitiva são conversores comutados pela rede que têm capacitâncias em série com as indutâncias nos ramos CA. Essas capacitâncias melhoram a regulação de tensão do retificador e possibilitam sua operação com ângulos de disparo negativos. Este trabalho apresenta o equacionamento da comutação capacitiva e da característica tensão versus corrente no lado CC do retificador, assumindo simetria do conversor e alisamento perfeito da corrente CC, e uma análise da faixa de valores de capacitâncias que viabilizam a sua operação. / Rectifiers with capacitive commutation are line-commutated converters that have capacitances in series with the inductances in the AC branches. These capacitances improve the rectifier\'s voltage regulation and enable converter operation with negative firing angles. This work presents the mathematical formulation of the capacitive commutation and of the characteristic of voltage versus current on the rectifier\'s DC side, assuming converter symmetry, perfect smoothness of DC current, and a range of values of capacitances that make its operation feasible.

Retificadores com comutação capacitiva são conversores comutados pela rede que têm capacitâncias em série com as indutâncias nos ramos CA. Essas capacitâncias melhoram a regulação de tensão do retificador e possibilitam sua operação com ângulos de disparo negativos. Este trabalho apresenta o equacionamento da comutação capacitiva e da característica tensão versus corrente no lado CC do retificador, assumindo simetria do conversor e alisamento perfeito da corrente CC, e uma análise da faixa de valores de capacitâncias que viabilizam a sua operação. / Rectifiers with capacitive commutation are line-commutated converters that have capacitances in series with the inductances in the AC branches. These capacitances improve the rectifier\'s voltage regulation and enable converter operation with negative firing angles. This work presents the mathematical formulation of the capacitive commutation and of the characteristic of voltage versus current on the rectifier\'s DC side, assuming converter symmetry, perfect smoothness of DC current, and a range of values of capacitances that make its operation feasible.