Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Automação e Sistemas, Florianópolis, 2017. / Made available in DSpace on 2018-01-23T03:17:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 349537.pdf: 3602326 bytes, checksum: 7e58169dc85cf738efdbffdd96fcc49e (MD5) Previous issue date: 2017 / Nos últimos anos a tecnologia para exploração da energia dos ventos em altitudes elevadas - Airborne Wind Energy (AWE) - vem se desenvolvendo rapidamente. Várias empresas e grupos de pesquisa em todo o mundo já estão testando seus protótipos para validar as diferentes configurações e conceitos de AWE, sendo que todos dependem do controle de máquinas elétricas. A otimização da potência produzida e também o voo robusto da pipa frente a variações no vento podem ser obtidos com o controle adequado das máquinas. As máquinas utilizadas em AWE devem ser capazes de operar tanto como gerador, produzindo eletricidade, quanto motor durante manobras como pouso e fase de recolhimento. Essa versatilidade traz uma maior complexidade para a eletrônica de potência empregada.O controle de máquinas de corrente alternada é comumente utilizado na indústria, principalmente devido ao avanço de ferramentas como o conhecido Controle Vetorial, também nomeado de controle por orientação de campo (FOC). Nesse método, as correntes de fluxo magnético e torque eletromagnético são controladas separadamente em malhas internas, enquanto que a velocidade da máquina é controlada na malha externa e é responsável por produzir as referências para as malhas de corrente. Embora o controle de velocidade seja adequado para diversas aplicações, sua utilização em AWE pode ser problemática especialmente quando os ventos forem turbulentos. Manter a velocidade da máquina constante nesse cenário pode levar a flutuações indesejadas na força de tração do cabo e no ângulo de ataque do aerofólio, e eventualmente pode levar a pipa à condição de estol (queda).Para melhorar a confiabilidade do voo, é proposta nesse trabalho uma estratégia para controlar a força de tração no cabo de um sistema AWE na configuração pumping-kite através da adição de uma malha externa ao FOC. Essa malha compara o valor de tração medido com uma referência ótima e, baseado no erro de comparação, produz uma referência de velocidade para o FOC. As simulações são parametrizadas para representar o protótipo do projeto UFSCkite, a qual possui uma única máquina a ímãs permanentes de 12 kW e é projetada para suportar trações de até 800 kgf. Os resultados demonstram a eficiência do controlador proposto, não somente pelo seguimento de referências de tração, como também prevenindo que a pipa entre em estol. / Abstract : In the last few years the Airborne Wind Energy (AWE) technology has been undergoing a rapid development. Several companies and research groups around the world have already built prototypes to validate different AWE concepts and configurations, all of which rely on the control of electric machines. An appropriate machine control can optimize the power production and also allow for the tethered wing to fly robustly regardless of wind fluctuations, while respecting system constraints such as the maximum tether traction force and the reel speed saturation. These machines should be capable of operating not only as a generator, when producing electricity, but also as a motor during maneuvers such as landing and recovery phases. This required versatility brings extra complexity to the involved power electronics.Alternated current machines are commonly used in the industry, mainly due to advanced features such as the well known Vector Control, also referred to as Field Oriented Control (FOC). In this scheme, the magnetic flux and electromagnetic torque currents are regulated in the inner loop, whereas the machine speed is controlled in the outer loop. Although speed control is suitable for many applications, using it in a pumping-kite system might be problematic, especially when the kite is exposed to high levels of wind gusts. Keeping the machine speed constant in this scenario may cause the traction force and the airfoil angle of attack to fluctuate to undesirable values, which may eventuallylead the kite to a stall condition (and eventual crash).To improve flight reliability, in this work we present a strategy to control the tether traction force of a pumping-kite unit by adding an external loop to the FOC. This loop compares an optimum reference to the instantaneous measured traction force and, based on this control error, generates a speed reference to the FOC. The simulation is parameterized to represent the ground station prototype under development by the UFSCkite team, which is based on a single permanent-magnet machine of 12 kW and designed to support up to 800 kgf of traction force. The results show the effectiveness of the proposed control strategy, not only for tracking the traction force reference, but also for preventing the kite from stalling.

ALVES. D. B. S. Conversor Boost de alto ganho baseado na versão bidirecional da célula de comutação de três estados. 2014. 91 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2014. / Submitted by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2015-02-19T14:08:27Z No. of bitstreams: 1 2014_dis_dbsalves.pdf: 2791727 bytes, checksum: 2948392917c93e689eccf4615c01422e (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa(mmarlene@ufc.br) on 2015-02-19T19:01:35Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2014_dis_dbsalves.pdf: 2791727 bytes, checksum: 2948392917c93e689eccf4615c01422e (MD5) / Made available in DSpace on 2015-02-19T19:01:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2014_dis_dbsalves.pdf: 2791727 bytes, checksum: 2948392917c93e689eccf4615c01422e (MD5) Previous issue date: 2014-10-09 / This paper presents the study and development of a topology of nonisolated converter operating at high frequency, which is suitable for the integration of battery banks, photovoltaic panels, and a high voltage dc link in a single conversion stage. The topology is based on the bidirectional version of the three-state switching cell and is recommended for battery charging, while a 200V dc link can be obtained in a single conversion stage using photovoltaic (PV) panels. The presented converter is able to supply a 200V dc link using a battery bank and a PV array and, depending on the solar irradiance level, it is also possible to charge the batteries by using a single conversion stage. Moreover, all the switches of the converter are able to operate under zero voltage switching (ZVS) condition over a wide operation range. The experimental results are obtained from a 500W laboratory prototype, which has been developed and tested in three situations: energy flow from the battery bank to the load, energy flow from the PV panel to the load; and energy flow from the panel to the battery bank, achieving the efficiency of 94,18%, 96,09% e 94,67% respectively. The high gain afforded by this topology and the excellent performance obtained in all operations mode, shows as a solution where the requirement of increasing the voltage to 200V or 400V from low input voltage energy sources, typically 12V, 24V or 48V, provided by batteries, solar panels or others sources of energy, for Uninterruptable Power Supply (UPS), or a DC link, for example. / Este trabalho tem por escopo apresentar o estudo e desenvolvimento de um conversor CC-CC não isolado de três portas, adequado à integração em um único estágio de conversão: um banco de baterias, um conjunto de painéis fotovoltaicos e o link CC. A topologia proposta apresenta um conversor boost de alto ganho baseado na versão bidirecional da célula de comutação de três estados na qual se tem integrado um banco de baterias e um conjunto de painéis fotovoltaicos com capacidade para gerar um barramento CC de 200V em um único estágio de processamento. A característica bidirecional da topologia permite aos painéis fotovoltaicos carregar as bateiras e alimentar a carga dependendo da incidência solar. No caso de ausência de sol, o banco de baterias supre a carga. Outra importante característica deste conversor é a comutação suave em modo ZVS para todas as chaves. Foi desenvolvido um protótipo experimental com potência nominal de 500W de forma a validar todo o embasamento teórico e de simulação apresentados. O conversor desenvolvido foi submetido a três condições: o fluxo de energia da bateria para a carga, do painel fotovoltaico para a carga e do painel para o banco de baterias, sendo obtido o rendimento de 94,18%, 96,09% e 94,67% respectivamente para cada condição. Além disso, as formas de ondas experimentais e de simulação para cada condição e o comparativo de rendimento de topologias, também são apresentados. O alto ganho e o rendimento alcançado nesta topologia, a torna uma forte solução quando há necessidade de elevar a tensão a partir de baterias ou painéis fotovoltaicos, quando os valores fornecidos por estes geralmente são de 12V, 24V ou 48V. Ressalte-se que este trabalho contribui cientificamente na área da eletrônica de potência, mais especificamente, no que concerne ao estudo e desenvolvimento de novas topologias de conversores CC-CC não isolados de três portas para aplicações em energias renováveis.

Henn, G. A. de L. Técnicas de modulação aplicada às estruturas de multiníveis com neutro grampeado e capacitor flutuante para redução de perdas e distorção harmônica. 2012. 126 f. Tese (Doutorado em Engenharia Elétrica) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2012. / Submitted by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2012-09-17T18:00:37Z No. of bitstreams: 1 2012_tese_galhenn.pdf: 5303778 bytes, checksum: d9acd631a399249e02fb33418b525597 (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa(mmarlene@ufc.br) on 2012-09-25T19:19:49Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2012_tese_galhenn.pdf: 5303778 bytes, checksum: d9acd631a399249e02fb33418b525597 (MD5) / Made available in DSpace on 2012-09-25T19:19:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2012_tese_galhenn.pdf: 5303778 bytes, checksum: d9acd631a399249e02fb33418b525597 (MD5) Previous issue date: 2012-04-30 / In order to overcome the challenge of processing electric energy in high power systems with minimal losses and high energy quality, this work presents the implementation and analysis of a modulation technique applicable on both most well-known multilevel inverter structures - neutral point-clamped (NPC), and flying capacitors (FC) - to reduce the stresses across the semiconductors devices, and to improve the total harmonic distortion of the output voltage. Throughout the work, the necessity to digitalize the proposed technique has been evidenced due to the high complexity and low reliability inherent to the analogical approach. Thus, the digital controller FPGA has been chosen, as it is easy to program and reconfigure, works at high speed, and has a lot of input and output pins. Additionally, other modulation techniques were also implemented to compare their performance with the proposed one, presenting the switching patterns and the behavior of the electrical currents through the semiconductors for each modulation. A theoretical analysis was also performed for both topologies and their respective operation principle, characteristics, and equations used on the losses analysis for the different combinations of modulation applied to each structure. Finally, the digital development of the various techniques has proved to be correct by observing the waveforms obtained through the digital/analogical circuit. Besides, the comparison of the modulation techniques on 6 kW NPC and FC three-level prototype inverters proved to be favorable to the proposed technique in terms of efficiency and total harmonic distortion reduction on both topologies, confirming its usefulness on high power multilevel converters. At last, it was presented the application of the proposed modulation technique to inverters with more than three levels, where it was observed its eligibility for n-levels topologies. / Visando superar os desafios inerentes à conversão de energia elétrica em sistemas de alta potência, minimizando as perdas e melhorando a qualidade da energia processada, este trabalho tem por objetivo analisar e implementar uma técnica de modulação para ser aplicada nas duas topologias de inversores multiníveis mais disseminadas - com neutro grampeado (NPC), e com capacitor flutuante (FC) - a fim de reduzir os esforços nos semicondutores, bem como melhorar o índice de distorção harmônica da tensão de saída. Ao longo do trabalho foi evidenciada a necessidade da digitalização da técnica proposta, visto que o desenvolvimento analógico da mesma acarretaria em um circuito complexo e de baixa confiabilidade. Dessa forma, escolheu-se como plataforma digital um FPGA, devido à sua facilidade de programação e reconfiguração, além da alta velocidade e quantidade de pinos de entrada e saída. Além da técnica proposta, foram também desenvolvidas outras modulações para fins de comparação, apresentando os padrões de chaveamento para cada uma delas, bem como o comportamento da corrente através dos semicondutores em cada período de chaveamento. Foi também realizada a análise teórica das topologias e suas respectivas etapas de operação, características e levantamento das equações que ditam a análise das perdas para as diferentes situações de técnicas aplicadas a cada uma das estruturas. O desenvolvimento digital das técnicas mostrouse correta através da análise das formas-de-onda colhidas por meio de um circuito digitalanalógico. Além disso, a comparação da aplicação dessas modulações em inversores a três níveis NPC e FC de 6 kW mostrou-se favorável à técnica proposta em termos de eficiência e redução da distorção harmônica em ambas as topologias, comprovando sua utilidade em conversores multiníveis de alta potência. Por fim, foi apresentado o desenvolvimento da técnica proposta em inversores com mais de três níveis, onde se pode comprovar sua eficiente aplicação para tais fins, bem como sua expansibilidade para inversores de n níveis.

CASTRO, L. A. Projeto de conversor CC/CC Z-source aplicado ao sistema fotovoltaico interligado a uma microrede CC. 2016. 116 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2016. / Submitted by Hohana Sanders (hohanasanders@hotmail.com) on 2016-04-27T15:40:09Z No. of bitstreams: 1 2016_dis_lacastro.pdf: 4837326 bytes, checksum: 51f1318f3d5170bb4cf2d53e4a805bb0 (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2016-04-29T17:43:54Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2016_dis_lacastro.pdf: 4837326 bytes, checksum: 51f1318f3d5170bb4cf2d53e4a805bb0 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-04-29T17:43:54Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2016_dis_lacastro.pdf: 4837326 bytes, checksum: 51f1318f3d5170bb4cf2d53e4a805bb0 (MD5) Previous issue date: 2016-04-15 / This work proposes study and implementation of a DC/DC Z-source converter operating in continuous conduction mode (CCM); It is applied to a photovoltaic system connected to a DC microgrid; aiming to inject the electricity supplied from PV array; To this end; the PV array is connected to the input of Z-source converter; which rises from 167V to 400V and injects the output current at the DC bus; using maximum power point tracking techniques (MPPT); The prototype implemented in the laboratory was developed for 1;38 kW output power; with the possibility to be fed either by a DC current source or DC voltage source; which does not happen with traditional converters (Buck; Boost; etc); The average efficiency achieved yield of 94%; As for the electric power processing from renewable sources; two heuristic methods were tested: Perturbe and Observe (P&O) and Conductance Incremental (IC); The average efficiency of the prototype; using the P&O technique in tracking maximum power was 79;9%; while using the second technique (IC) the average efficiency was a 82;5% / O presente trabalho propõe o estudo e a implementação de um conversor CC/CC Z-source; operando em modo de condução contínuo (MCC); O mesmo é aplicado em um sistema fotovoltaico interligado a uma microrede CC; objetivando injetar a energia elétrica fornecida a partir de arranjo fotovoltaico;Para tal; o arranjo fotovoltaico é conectado na entrada do conversor Z-source; que a eleva de 167V para 400V e injeta a corrente de saída no barramento CC de 400V; utilizando técnicas de rastreamento do ponto de máxima potência (MPPT); O protótipo implementado em laboratório foi desenvolvido para uma potência nominal de saída de 1;38 kW com possibilidade de ser alimentado tanto por uma fonte CC de corrente ou uma fonte CC de tensão; diferenciando-se dos conversores tradicionais (Buck; Boost; etc); O mesmo alcançou um rendimento médio de 94%; Quanto ao processamento de energia elétrica a partir de fontes renováveis; foram testados dois métodos heurísticos: Pertube e Observe (P&O) e Condutância Incremental (IC); A eficiência média do protótipo usando a técnica P&O no rastreamento da máxima potência foi de 79;9%; enquanto usando a segunda técnica alcançou-se uma eficiência de 82;5%

Made available in DSpace on 2016-08-29T15:32:25Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tese_2357_DissertacaoMestradoLamartiniMartinsdeFaria.pdf: 879998 bytes, checksum: e46b525daa9085c21bd7a8641ae542ec (MD5) Previous issue date: 2006-12-20 / Apresenta-se nesse estudo uma nova proposta de carga eletrônica regenerativa (CERE) para testes em equipamentos elétricos que permite que laboratórios de eletrônica de potência realizem ensaios com baixas perdas de energia; nesse caso, o fluxo de potência fornecida pelo equipamento em teste é dirigido quase que totalmente de volta para a rede elétrica, minimizando a dissipação de energia por efeito Joule, diferente do que acontece com o uso de resistores ou cargas eletrônicas convencionais. Do ponto de vista técnico, tais ensaios poderão ter suas características variadas segundo a necessidade de análise do equipamento sob teste, permitindo submetê-os a diferentes condições de funcionamento. O objetivo do protótipo da CERE-CA aqui desenvolvida é apenas comprovar os resultados teóricos e de simulação apresentados na dissertação. Neste primeiro momento, não haverá preocupação com a qualidade da energia que é regenerada para a rede CA, e nem com a precisão do controle do fluxo de corrente drenado da fonte CA. Estas e outras melhorias deverão ser implantadas em pesquisas futuras nessa área de eletrônica de potência.

Made available in DSpace on 2016-08-29T15:32:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tese_2267_Tese Doutorado Paulo Jose Mello Menegaz.pdf: 12899709 bytes, checksum: 435d730ee4dc2945e70fde927db9a610 (MD5) Previous issue date: 2005-06-10 / Este trabalho apresenta duas famílias de conversores ZVT-PWM não isolados que utilizam um acoplamento magnético para implementar a fonte de tensão auxiliar do conversor. A primeira família proposta pertence ao grupo dos conversores ZVT com fonte de tensão auxiliar CC chaveada. Ela apresenta um snubber regenerativo magneticamente acoplado aplicado ao interruptor auxiliar do conversor ZVT a fim de garantir um bloqueio em zero de tensão para este interruptor. A entrada em condução do interruptor auxiliar ocorre em zero de corrente e o interruptor principal apresenta tanto o bloqueio quanto a entrada em condução em zero de tensão, assim como na estrutura ZVT convencional. O acoplamento magnético é responsável por produzir as condições necessárias para que ocorra a descarga ressonante do capacitor do snubber, enviando a energia nele armazenada para a entrada e/ou saída do conversor. Uma estrutura mais compacta é obtida ao utilizar-se a própria dispersão do acoplamento magnético para implementar o indutor ressonante do snubber, reduzindo assim o número de componentes magnéticos da estrutura. A segunda família proposta pertence ao grupo de conversores ZVT com fonte de tensão auxiliar CC. Nesta família, utiliza-se um acoplamento magnético entre o indutor principal e o indutor ressonante do conversor, a fim de se garantir a operação do conversor no ponto de mínima perda total no interruptor auxiliar. A comutação dos interruptores principal e auxiliar permanece inalterada se comparada com a do conversor convencional sem acoplamento magnético. Uma vez que tanto o indutor principal quanto o indutor ressonante do conversor são construídos a partir do mesmo núcleo magnético, consegue-se reduzir o número de componentes magnéticos do circuito, bem como o número de fontes de interferência eletromagnética irradiada (EMI). Para ambas as famílias de conversores propostas, são apresentadas equações que descrevem o comportamento das tensões e correntes nos principais elementos do conversor. Além disso, é apresentada uma metodologia de projeto que permite dimensionar de forma simples e rápida os elementos da célula de comutação magneticamente acoplada do conversor. Também são apresentados resultados de simulação e resultados experimentais obtidos a partir da construção de protótipos dos conversores que validam as equações desenvolvidas e comprovam a eficiência dos conversores propostos.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Produção, Florianópolis, 2016 / Made available in DSpace on 2016-09-20T05:04:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1 339936.pdf: 5654927 bytes, checksum: 65f54cfdf70bbba50da74272b3439629 (MD5) Previous issue date: 2016 / Operações em tempo real são manobras com decisões em condições de incerteza, pressão de tempo e interferência de eventos inesperados. O controle de sistemas de potência prevê o fornecimento seguro, qualificado de energia e a restauração rápida da rede durante atividades de rotina e emergências. Demanda capacitações que abordem conhecimentos técnicos, habilidades e atitudes de autocontrole e prevenção contra o estresse. O controle da operação e a capacitação das equipes estão regulamentados e normatizados. No Brasil, a estrutura público-privada e a dimensão continental da rede dificultam a consolidação de um padrão de capacitação. Este estudo teve o objetivo de desenvolver um método para elaborar programas de capacitação de equipes de operação em tempo real do Sistema Elétrico Brasileiro (SEB). Por meio de revisão bibliográfica foram levantados problemas enfrentados pelas equipes de operação, técnicas de identificação de necessidades e ferramentas de capacitação. A pesquisa foi aplicada, qualitativa, exploratória e descritiva. Foram coletados dados de duas experiências de capacitação: (1) Escuela Corporativa de Red Eléctrica de España (ECRE) e (2) de quatro empresas na Região Sul do SEB - O ONS, a ELETROSUL, a COPEL e a CELESC. A partir da teoria, foi organizada uma estrutura de, com três categorias: Infraestrutura da rede e tecnologia; Formação dos operadores e Processos de capacitação em conformidade com padrões internacionais. Lacunas entre as experiências auxiliaram a sugerir itens ao método para elaborar programas de capacitação adequados à operação do SEB. O método compreende as etapas Problemática, Contexto, Levantamento de necessidades, Escolha das técnicas de capacitação, Programa de capacitação e Avaliação. Foram sugeridos módulos de capacitação e protocolos de avaliação de competências comportamentais dos operadores. O Método foi validado por 16 especialistas dos centros do ONS. Cerca de 81% mostraram-se satisfeitos e 75% atribuíram nota 8 ou 9 para o método. Como resultado principal redesenhou-se o Método para elaborar capacitações segundo o grau de importância atribuído pelos especialistas aos itens das etapas. Testar os resultados em empresas de energia do Brasil, outros países da América Latina e estudos quantitativos são oportunidades para pesquisas futuras, entre outras.<br> / Abstract: Real-time operations are maneuvers with decisions under conditions of uncertainty, time pressure and interference from unexpected events. The control of power systems requires safe, qualified energy supply and fast restoration of the network in routine activities and emergencies. The control of the operation and the training of teams are regulated and standardized. In Brazil, the public-private structure and the continental dimension of the network hinder the consolidation of a pattern of training. This study aimed to develop a method to elaborate training programs for real time operation teams of Brazilian Power System. Through a literature review have been raised problems faced by operation teams, techniques for identification of necessary skills and tools to training. The research was applied, qualitative, exploratory and descriptive. Data were collected from two training experiences. First, of the Escuela Corporativa de Red Eléctrica de España. The second involved four companies in the southern region of the Brazilian Power System: ONS, ELETROSUL, COPEL and CELESC. Since gaps between the experiences, was suggested a method to elaborate training programs appropriate to Brazilian Power System with the following structure: problems, context, needs assessment, choice of training techniques, training program and evaluation. Were suggested training modules and evaluation protocols of behavioral skills. Sixteen experts from the ONS operation centers validated the method. About 81% were satisfied and 75% gave score 8 or 9 for the method. The main result was the method to elaborate training programs redesigned according to the degree of importance attributed by experts to the items that compose the method. Test the method for training programs in energy companies in Brazil, other countries in Latin America and quantitative studies are opportunities for future research, among others.

This work deals with the study, design and implementation of fluorescent dimming ballast. The adopted ballast consists in a half bridge integrated with a boost converter to provide power factor correction. Three dimming techniques was studied, frequency variation, duty cycle variation and the combination between frequency and duty cycle variation. Simulation and experimental results are presented. / Este trabalho consiste no estudo, projeto e implementação de um reator eletrônico que permita o controle da intensidade luminosa de uma lâmpada fluorescente tubular. O reator adotado consiste em um conversor meia ponte integrado com um estágio boost para correção de fator de potência. Estudaram-se três técnicas de controle, uma por variação da freqüência, outra por variação da razão cíclica e uma ultima que combina variação da freqüência com variação da razão cíclica. Resultados de simulação e experimentais são apresentados. / Mestre em Ciências

O presente trabalho apresenta a simulação de uma topologia de conversor CC/CA com o uso de técnicas de comutação suave, baseadas na comutação com tensão nula na maioria das chaves. O trabalho está relacionado com o estudo da viabilidade de implementação deste conversor. A proposta do conversor estudado nesse trabalho consiste na síntese de correntes alternadas em uma ampla gama de freqüências, para ser usado como plataforma para o desenvolvimento em outros estudos. Estes estudos englobam a comutação suave, considerações sobre simulações, modelagem de componentes eletrônicos voltados para a eletrônica de potência, entre outros itens. Do ponto de vista topológico, o conversor apresentado é constituído por uma etapa CC/CA, o inversor, e uma etapa CA/CA, o cicloconversor. O estágio inversor gera uma tensão de alta freqüência que é passada para o estágio cicloconversor por meio de transformador. O cicloconversor converte o sinal de alta freqüência para alimentar cargas indutivas de corrente alternada de qualquer fator de potência. O uso de transformador possibilita a adoção de uma ampla faixa de tensões de entrada, além de isolar a saída do conversor. No trabalho são analisados o circuito gerador de alta freqüência, bem como o cicloconversor que converte essa alta freqüência na freqüência desejada. São realizadas ainda simulações no domínio do tempo, as quais são apresentadas nesse trabalho. São relatados os programas utilizados para desenvolver assimulações, bem como as demais ferramentas relacionadas à análise e processamento dessas simulações. Também é apresentado um estudo preliminar de diversos modelos para simulações em eletrônica de potência, como transformadores, indutores e transistores MOSFET, levando-se em consideração as altas freqüências e altas potências envolvidas. / This work presents simulation of DC/AC converter topology using soft-switching techniques, based in zero voltage switching. This relates the study of implementation viability of this topology. The proposal of the converter studied in this work consists in the alternating current synthesis in a wide range of frequency to be used as development platform in others studies. From topological point of view the converter presented is composed by DC/AC stage (the inverter) and AC/AC stage (the cycloconverter). The inverter stage produce a high frequency voltage which is delivered to the cycloconverter stage through a transformer. The cycloconverter converts the high frequency signal in a low frequency alternative current to inductive loads of any power factor. The use of a transformer allows a wide range of the input voltage, as well as insulate the output of the converter. The inverter stage, which generates high frequency, and the cycloconverter stage, which converts that high frequency in a wanted frequency, are both analyzed in this work. Simulations in time domain are realized too. The programs which were utilized to make that simulations are explained, as well as other tools related with the analysis and processing of that simulations. Moreover, a preliminary study of some models for power electronic simulation are apresented, like transformers, inductors and MOSFET transistors, considering high power and high frequencies involved in.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2016. / Made available in DSpace on 2016-09-20T04:05:03Z (GMT). No. of bitstreams: 1 339516.pdf: 6119992 bytes, checksum: 8007ad4ec9af69631d2cb691661d47cc (MD5) Previous issue date: 2016 / Transformadores de potência são elementos muito importantes nos sistemas de energia. Ao longo de sua vida útil, normalmente, eles estão submetidos a uma variedade de transientes que podem danificá-los e também prejudicar outros equipamentos ligados ao transformador. Esquemas de proteção são de grande importância para evitar danos no transformador e maximizar a continuidade do serviço. A simulação por computador do transformador em situações normais e sob falta interna e externa atualmente é uma ferramenta importante para aprimorar a confiabilidade do relé de proteção do transformador. Para uma simulação eficaz é essencial que se modele o transformador adequadamente. Os resultados destas simulações apoiam o engenheiro na definição dos ajustes da proteção. Faltas entre espiras são uma causa comum de defeito no transformador e sua modelagem detalhada para avaliação da proteção diferencial, torna se fundamental. Neste trabalho são utilizados três modelos de transformador sugeridos na literatura, HYBRID, BCTRAN e SATURA, implementados com arranjos no EMTP/ATP. Estes modelos permitem simular faltas internas entre espiras em um transformador. Os modelos usam duas fontes de informação: 1) dados de relatório de ensaios e 2) dados de dimensões internas. Neste trabalho o modelo do transformador é ligado ao modelo de um sistema real e são simuladas faltas externas, faltas internas na zona do diferencial, energização e faltas entre espiras. Os resultados das simulações no EMTP/ATP são convertidos para o formato COMTRADE e usados para avaliar um relé de proteção diferencial de transformador, neste caso o SEL 387E. Um resultado interessante a partir dos testes no laboratório foi o aprimoramento da sensibilidade do relé com o uso de uma função implementada com os Relay Word Bits, utilizando os valores das correntes de sequência negativa calculados no relé. A combinação dessa função com a proteção diferencial tradicional, fez com que faltas entre espiras com 1% até 5% de enrolamento em curto circuito, sejam identificadas. Estas faltas consideradas de baixo nível, normalmente não são detectadas pelo relé de proteção diferencial tradicional.<br> / Abstract: Power transformers are very important elements in power systems. Throughout their life, usually, they are subjected to a variety of transients which can affect them or damage other equipment connected to the transformer. Protection schemes are of great importance to avoid transformer damage and maximize the continuity of service. In order to simulate a transformer condition during normal operation and internal and external faults, programs such as EMTP/ATP are important to improve the reliability of its protection relays. With the objective of obtaining useful results from the simulations, the transformer model must be adequate. The simulations support the engineer in the definition of relay settings. Short circuits between turns are a common cause of transformer failure and its detailed modeling for evaluation the differential protection becomes essential. This work used three transformer models proposed in the literature, HYBRID, BCTRAN and SATURA, implemented with arrangements in the EMTP/ATP, which allows the simulation of internal faults between turns on a transformer. The models use two sources of information: 1) test report data and 2) data of internal dimensions. The transformer model is connected to a real system model, and external faults, internal faults in the differential zone, energization, and faults between turns are simulated. Simulation results in the EMTP/ATP are converted to COMTRADE format and used to evaluate the differential protection relay transformer SEL 387E. An interesting result from the laboratory test was the improvement of the relay sensitivity using a function developed with Relay Word Bits. The negative sequence currents are calculated in the relay. The combination of this function with traditional differential protection, detected faults between turns with 1% to 5% short circuited winding. These faults considered low level, are not typically detected by traditional differential protection relay.