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Estudo e projeto de controladores aplicados na malha de controle de corrente de um filtro ativo de potência paraleloMalvezzi, Victor Belieiro 28 June 2014 (has links)
Este trabalho apresenta o estudo, projeto e implementação de quatro estratégias de controle de corrente de compensação para uma topologia monofásica de Filtro Ativo de Potência Paralelo (FAPP), sendo estas denominadas, controlador PI Clássico no eixo de coordenadas ( ), controlador PI Clássico no eixo de coordenadas ( – ), Controlador PI Ressonante no eixo de coordenadas ( ) e Controlador PI Ressonante no eixo de coordenadas ( ). A tensão no barramento CC é controlada por um controlador PI clássico. O FAPP é composto por um inversor full-bridge conectado a rede elétrica, o qual opera de modo a fornecer à rede elétrica uma corrente de compensação, com a mesma amplitude e em fase oposta à corrente harmônica da carga. O algoritmo baseado no sistema de eixos de referência síncrona (algoritmo ) é utilizado para obtenção da corrente de referência de compensação. Análises matemáticas são realizadas de forma a obter o modelo que representa o sistema físico do FAPP. Além disso, é apresentada uma metodologia de projeto para a obtenção dos ganhos dos controladores PI das malhas de corrente e de tensão do barramento CC. É também apresentada à metodologia para sintonia das parcelas ressoantes dos controlador e . Resultados de simulação e experimentais são apresentados de forma a validar o desenvolvimento teórico realizado e comparar o desempenho do FAPP, quando submetido às estratégias de controle propostas. / This work presents the study, design and implementation of three control strategies for compensating current in a single-phase Shunt Active Power Filter (SAPF), such as the conventional PI controller based on reference frame ( ), conventional PI controller based on reference frame ( ), PI plus resonant controller based on reference frame ( ) and PI plus resonant controller based on reference frame ( ). The DC bus voltage is controlled by using a linear PI controller. The SAPF consists of a full-bridge inverter connected to the grid. The main function of the shunt SAPF is to provide to the utility grid an adequate compensation current, containing the same amplitude and opposite phase of the load current harmonics. The algorithm used for obtaining the reference compensation current is based on the synchronous reference frame (SRF algorithm). Mathematical analyzes are developed in order to obtain the mathematical model which represents the SAPF physical system. In addition, it is presented a design methodology employed for obtaining the gains of the PI controllers used in both the compensation current and the DC-bus voltage loops. It is also presented methodology for tuning the resonant controllers. Simulation and experimental results are presented to validate the theoretical development and compare the performance of FAPP when submitted to the proposed control strategies.
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Conversor CA-CC monofásico de estágio único empregando o conversor SEPIC com interruptores do lado CA / Single-phase single-stage AC/DC converter based on SEPIC converter with AC-side switchesHirth, Marcos Paulo 10 February 2015 (has links)
Este trabalho apresenta a análise de uma fonte de alimentação monofásica, de estágio único, baseada no conversor SEPIC isolado com interruptores no lado CA. O conversor SEPIC com interruptores no lado CA traz algumas vantagens em relação à topologia convencional, por haver um número menor de semicondutores no caminho da corrente em um período de comutação. Logo, espera-se um acréscimo no rendimento geral. A corrente de entrada é aproximadamente senoidal sem o uso de uma malha de controle de corrente, pelo fato de este conversor operar no Modo de condução descontínuo. Como desvantagens, destaca-se uma restrição na escolha da relação de transformação, a qual implica em valores máximos de corrente no secundário elevados quando o conversor opera como abaixador de tensão. A análise teórica, a metodologia de projeto e os resultados experimentais são apresentados para um conversor de 300W. O conversor foi projetado para uma tensão de entrada de 127V, uma tensão de saída de 200V e a frequência de comutação de 50kHz. / This work presents the analysis of a single-phase single-stage switched-mode power supply based on a SEPIC converter with AC-side switches. The SEPIC converter with AC-side switches has the benefit of having fewer semiconductors in conduction during a switching period when compared with the traditional topology. Thus, the overall efficiency is expected to increase. The input current is nearly sinusoidal without the use of a current loop control since the converter is operating in discontinuous conduction mode. A system disadvantage is related to the constraint in the choice of transformer turns, which leads to high current values in the secondary-side for lower output voltage specifications. The theoretical analysis, a design methodology and experimental results from a 300 W converter are presented. The converter was designed for a 127 V of input voltage, 200 V output voltage and switching frequency 50 kHz.
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Conversor CA-CC monofásico de estágio único empregando o conversor SEPIC com interruptores do lado CA / Single-phase single-stage AC/DC converter based on SEPIC converter with AC-side switchesHirth, Marcos Paulo 10 February 2015 (has links)
Este trabalho apresenta a análise de uma fonte de alimentação monofásica, de estágio único, baseada no conversor SEPIC isolado com interruptores no lado CA. O conversor SEPIC com interruptores no lado CA traz algumas vantagens em relação à topologia convencional, por haver um número menor de semicondutores no caminho da corrente em um período de comutação. Logo, espera-se um acréscimo no rendimento geral. A corrente de entrada é aproximadamente senoidal sem o uso de uma malha de controle de corrente, pelo fato de este conversor operar no Modo de condução descontínuo. Como desvantagens, destaca-se uma restrição na escolha da relação de transformação, a qual implica em valores máximos de corrente no secundário elevados quando o conversor opera como abaixador de tensão. A análise teórica, a metodologia de projeto e os resultados experimentais são apresentados para um conversor de 300W. O conversor foi projetado para uma tensão de entrada de 127V, uma tensão de saída de 200V e a frequência de comutação de 50kHz. / This work presents the analysis of a single-phase single-stage switched-mode power supply based on a SEPIC converter with AC-side switches. The SEPIC converter with AC-side switches has the benefit of having fewer semiconductors in conduction during a switching period when compared with the traditional topology. Thus, the overall efficiency is expected to increase. The input current is nearly sinusoidal without the use of a current loop control since the converter is operating in discontinuous conduction mode. A system disadvantage is related to the constraint in the choice of transformer turns, which leads to high current values in the secondary-side for lower output voltage specifications. The theoretical analysis, a design methodology and experimental results from a 300 W converter are presented. The converter was designed for a 127 V of input voltage, 200 V output voltage and switching frequency 50 kHz.
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Projeto, desenvolvimento e construção de um modulador de pulso estado-solido para transmissores pulsados de alta potencia / Design, development and implementation of a solid-state pulse modulator for high-power pulse transmittersRondani, Bruno 12 February 2005 (has links)
Orientador: Jose Antenor Pomilio / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-06T14:09:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1
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Previous issue date: 2005 / Resumo: Descreve-se neste trabalho o desenvolvimento de uma topologia de modulador de pulso estado-sólido e a linha de retardo modular, para aplicação em transmissores pulsados de alta potência que utilizem válvulas de microondas magnetron empregadas comumente em radares de trajetografia, meteorologia e controle de tráfego aéreo. A pesquisa abrange o projeto, desenvolvimento e construção de um modulador de pulso destinado à modernização do transmissor do radar de trajetografia Bearn do Centro de Lançamentos de Foguetes da Barreira do Inferno, Natal -RN. O equipamento desenvolvido fornece pulsos de até 37,5kV e 60A em três modos de transmissão, a saber: monopulso longo, monopulso curto e bipulso. No modo monopulso longo, a largura de pulso é de 1,7µs e nos outros dois modos, 0,85µs. A taxa de repetição dos pulsos é de 585,5Hz. A unidade de modulação de pulso consiste de oito módulos de chaveamento em paralelo, conectados ao primário de um transformador de pulso de razão 1:50. Cada módulo contém dois trechos de linha de retardo e duas chaves estado-sólido e é capaz de gerar pulsos de até 790V e 390A nos diferentes modos de operação. A alimentação da linha de retardo é feita através de um circuito de carga composto por um indutor de alimentação e um circuito de Clipper. O indutor de alimentação faz com que a tensão de carga na linha seja dobrada em relação à tensão contínua presente na saída da fonte de alimentação de entrada, devido à ressonância série criada entre esse indutor e a capacitância total das linhas de retardo. O circuito de Clipper garante a regulação de tensão pulso a pulso e a proteção do modulador contra surto de sobre-corrente na carga e sobre-tensão nas linhas de retardo. Esta topologia foi desenvolvida para melhorar a confiabilidade e facilitar a manutenção dos transmissores de radar com a implementação do conceito de degradação suave (graceful degradation) do modulador de pulso / Abstract: This work describes the development of a modular line-type solid-state pulse modulator topology to be applied in magnetron pulsed power radar transmitters, commonly found on tracking, weather and air traffic management radars. This research includes the design, development and assembling of a pulsed modulator for the Barreira do Inferno Launching Center (CLBI, Natal-RN) Bearn tracking radar upgrade program. The equipment developed provides pulses of 37.5 KV and 60 A in three transmission modes: single long pulse, single short pulse and bipulse. In the single long pulse the pulse width is 1.7 µs and in the other modes 0.85 µs. The pulse repetition frequency is of 585.5Hz. The modulator unit is composed by eight switching modules connected in parallel with the primary windings of a 1:50 ratio pulse transformer. Each module has two pulse-forming network and two IGBT switches and it is capable of handling 790 V and 390 A in the three operational modes. An inductor and a Clipper circuit implement the pulse-forming network charging. The charging inductor allows charging the pulse-forming network with twice the supply voltage since there is a resonance with the total modulator capacitance. The Clipper circuit assures the pulse-to-pulse charging voltage regulation and protects the modulator against load over-current and over-voltage charging. This topology was developed to improve reliability and maintainability of radar transmitters by implementing the graceful degradation (soft failure mode) in the pulse modulator / Mestrado / Sistemas e Controle de Energia / Mestre em Engenharia Elétrica
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Análise, modelagem e validação experimental de uma metodologia para o projeto do indutor em conversores Boost PFC / Analysis, modeling and experimental validation of a design methodology for the inductor in PFC Boost convertersZientarski, Jonatan Rafael Rakoski 27 March 2009 (has links)
Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / This work presents the development of a methodology for design of inductor in singlephase PFC boost converters operating in CCM mode in agreement with international
standards IEC 61000-3-2 and CISPR 22. Such converters are used in front-end modules of information technology equipment. This methodology is based on the investigation of the relationship among magnetic volume; switching frequency and input current ripple of the converter, presented in previous work and extended to allow the optimization of inductors with three magnetic materials: Kool Mμ, Molypermalloy and High-Flux. An analysis of some
constructive characteristics of the inductors is performed, such as, magnetic materials and most appropriate type of winding, taking into account factors that can determine the lowest volume of the inductor, such as winding and magnetic losses, the flux density, and conducted electromagnetic interference (EMI). In construction of the inductors, it is discussed the use of
single-layer winding, presenting their main haracteristics, advantages when seeking the reduction of conducted EMI, and considering the disadvantage of increasing of volume that this type winding may cause. An algorithm for this methodology is developed, that uses
models able to estimate the differential mode conducted EMI for frequencies up to 30 MHz, as well the temperature rise of boost inductor by simulating the input current of the converter, considering soft saturation characteristics of magnetic materials and the use of commercial cores. Additionally, it is performed an experimental validation of the developed algorithm by construction of prototypes that uses three selected materials and operate at three different points of operation. / Este trabalho apresenta o desenvolvimento de uma metodologia de projeto do indutor em conversores boost PFC CCM monofásicos de acordo com as normas internacionais IEC
61000-3-2 e CISPR 22. Tais conversores são utilizados como estágio de entrada em fontes de equipamentos da tecnologia da informação. A metodologia é baseada na investigação da
dependência existente entre o volume dos elementos magnéticos com a freqüência de comutação e a ondulação da corrente de entrada nestes conversores. O trabalho dá
continuidade a trabalhos anteriores, ampliando a análise para a otimização de indutores de três materiais magnéticos: Kool Mμ, Molypermalloy e High-Flux. É realizada uma análise de
algumas características construtivas destes indutores, entre elas, os materiais magnéticos mais apropriados e o tipo de enrolamento utilizado levando-se em consideração fatores que
permitem a redução do volume do indutor, como as perdas magnéticas e nos enrolamentos, a densidade de fluxo magnético e a interferência eletromagnética (EMI) conduzida. Na implementação dos indutores, é discutida a utilização de enrolamentos de única camada, apresentando suas principais características, as vantagens de sua utilização quando se busca a redução da EMI conduzida, e considerando-se a desvantagem do aumento de volume do indutor que este tipo de enrolamento pode causar. Um algoritmo é desenvolvido para esta metodologia, no qual são utilizados modelos capazes de estimar a EMI conduzida DM para freqüências de até 30 MHz, assim como a elevação da temperatura do indutor, por meio de uma simulação da corrente de entrada do conversor que considera os efeitos da saturação suave dos materiais magnéticos e a utilização de núcleos com dimensões comerciais. É também realizada a validação experimental deste algoritmo, por meio da construção de protótipos que utilizam indutores dos três materiais escolhidos e operam em três pontos de operação distintos.
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Desenvolvimento de conversores estáticos para sistemas fotovoltaicos autônomos / Development of static converters to stand alone photovoltaic systemsImhoff, Johninson 12 July 2007 (has links)
Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / This work presents a new energy conditioning system for application in stand-alone photovoltaic systems with battery bank. Firstly, the characteristics of solar photovoltaic energy, the modeling of a photovoltaic cell and the equivalent electrical circuit are presented. In a second moment, the photovoltaic generation systems and a review of the static
converters applied to stand-alone photovoltaic systems with battery bank are presented. From this study it is proposed a new photovoltaic generation system, with distributed
energy processing based on series-connected DC-DC converters. The proposed system presents better utilization of the energy generated by the panels through the employment of more than one array of photovoltaic panels and a static power converter for each subsystem.
Thereby, the losses through shading are reduced, and also the reliability of the system is increased, once even if one of the subsystems fails, the system will keep on generating electricity to the loads of higher priority. Posteriorly, the analyses of the operation of the system and simulation results are presented. Finally, it is presented experimental results, comparing the efficiency of the utilization of the energy generated by the input stage of the proposed system and by a system traditionally employed in stand-alone photovoltaic systems, showing an energy gain of 16% with the utilization of the proposed system for situations in which at least one panel is shaded. / Esta dissertação de mestrado apresenta um novo sistema de condicionamento de energia para aplicação em sistemas fotovoltaicos autônomos com banco de baterias.
Inicialmente são apresentadas as características da energia solar fotovoltaica, a modelagem de uma célula fotovoltaica e um circuito elétrico equivalente. Em um segundo momento são apresentados os sistemas de geração fotovoltaica e uma revisão dos conversores estáticos aplicados a sistemas fotovoltaicos autônomos com banco de baterias. A partir deste estudo é proposto um novo sistema de geração fotovoltaica, com processamento distribuído de energia baseada em conversores CC-CC conectados em série.
O sistema proposto apresenta um melhor aproveitamento da energia gerada pelos painéis através da utilização de mais de um arranjo de painéis fotovoltaicos e o emprego de um conversor estático de potência para cada subsistema.
Assim, as perdas por sombreamento são reduzidas bem como é aumentada a confiabilidade do sistema, pois mesmo com a falha de um dos subsistemas o sistema continuará garantindo energia elétrica para as cargas de maior interesse.
Posteriormente, são apresentadas as análises do funcionamento do sistema e resultados de simulação. Por fim, resultados experimentais são apresentados, comparando a eficiência no aproveitamento da energia gerada pelo estágio de entrada do sistema proposto e de um sistema tradicionalmente empregado em sistemas fotovoltaicos autônomos, demonstrando um ganho de energia de 16% com a utilização do sistema proposto para situações em que pelo
menos um painel está sombreado.
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Sistema fotovoltaico autônomo utilizando configuração multi-string e inversor multinível / Stand-alone photovoltaic system using multi-string configuration and multilevel inverterDesconzi, Matheus Iensen 11 August 2011 (has links)
Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The continuous economic development of many countries and the emerging environmental
issues (gas emissions and the greenhouse effect) observed in the last decades forced an intense
research in renewable energy sources. Hydro, photovoltaic (PV) and wind energy conversion are the
most explored technologies due to their considerable advantages, such as reliability, low
environmental impact and capability to support microgrid systems or to connect to the electric grid.
Among these energy sources the PV is pointed out as one of the most modular and environmentally
friendly technologies. Furthermore, this technology enabled, by means of stand-alone or off-grid
systems, the access of electricity in many communities distant form the grid, and even in difficult
access remote applications. However, the PV panel still represents low efficiency and high cost,
making imperative the use of efficient and reliable energy processing stages. Therefore, this work
proposes a stand-alone photovoltaic system with decentralized configuration, aiming a high energy
yield. For the output stage, a multilevel inverter was chosen, aggregating the intrinsic advantages that
these converters present. The analysis of each energy processing stage is presented, as well as the
modeling and control of the employed converters. Due to the requirement of a backup system (in
stand-alone systems), a decentralized configuration of the battery bank is proposed. Moreover, aiming
to optimize the backup system lifetime and reduce the maintenance costs, a controlled
charge/discharge process on the batteries is implemented. Simulation and experimental results are
presented, verifying the functionality of the proposed structure. / O contínuo desenvolvimento econômico de diversos países e as emergentes questões
ambientais (emissão de gases e efeito estufa), observados nas últimas décadas, forçaram uma intensa
pesquisa em fontes renováveis de energia. Hidro, fotovoltaica (PV Photovoltaic) e eólica são as
tecnologias mais exploradas devido as suas vantagens consideráveis, como confiabilidade, reduzidos
impactos ambientais e capacidade de suprir pequenas redes ou conexão com a rede elétrica de
distribuição. Entre estas fontes de energia, a fotovoltaica destaca-se por ser uma das tecnologias mais
modulares, apresentando os menores índices de impactos ambientais. Ainda, esta tecnologia
possibilitou, através dos sistemas autônomos (off-grid), o acesso de energia elétrica a diversas
comunidades distantes da rede de distribuição, e também em aplicações remotas de difícil acesso.
Entretanto, o painel PV ainda apresenta reduzido rendimento e elevado custo, tornando indispensável
o uso de estágios de processamento de energia eficientes e confiáveis. Nesse sentido, este trabalho
propõe um sistema fotovoltaico autônomo que utiliza uma configuração descentralizada, visando um
melhor aproveitamento de energia gerada. Para o estágio de saída, optou-se pela utilização de um
inversor multinível, agregando as vantagens intrínsecas que este tipo de conversor apresenta. São
apresentadas as análises de cada estágio de processamento de energia, bem como a modelagem e
controle de cada conversor empregado. É proposta uma configuração descentralizada para o banco de
baterias, visto que se faz necessário um sistema de armazenamento para sistemas autônomos. Ainda, o
controle empregado para o sistema de armazenamento de energia implementa um processo de
carga/descarga controlado no banco de baterias, visando o aumento da vida útil destas e a redução dos
custos por manutenção. São apresentados resultados de simulação e experimentais, comprovando a
funcionalidade da estrutura.
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Fontes CA de potência: contribuição ao estudo e ao desenvolvimento de topologias híbridas / AC power sources: contributions to study and development of hybrid topologiesBeltrame, Rafael Concatto 20 December 2012 (has links)
Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / In this thesis an study of AC Power Source (ACPS) topologies that guarantee the synthesis
of high quality voltage waveforms (in comparison to the reference signal) without
penalizing the system efficiency is carried out. It must be highlighted that these features
can be achieved by employing hybrid topologies, which are composed of a switched-mode
power amplifier and a linear power amplifier (LPA). The former amplifier (called main
amplifier) processes almost the entire load power, while the second one (called correction
amplifier) is responsible for the compensation for any distortion at the output voltage
waveform, thus, processing a small amount of the load power. In this way, it is possible
to combine both the high efficiency of switched-mode power amplifiers with high
quality voltage waveforms characteristic of linear power amplifiers. This work is mainly
focused on hybrid topologies in series configuration (series connection between main and
correction amplifiers). This allows to employ a low voltage/low power LPA. It must be
noticed that this configuration is especially suitable for ACPS applications, when, for
example, the mains voltage is intended to be emulated (including high order harmonics,
controlled disturbances, etc.), since the LPA experiences low voltage levels in comparison
to those synthesized by the ACPS. Throughout the thesis are proposed and theoretically/
experimentally analyzed two novel ACPS topologies, which employ multilevel inverters
as main amplifier. The analysis take into account the operation, modulation strategy
and design methodology of the power and control circuits (of both main and correction
amplifiers). Experimental results are presented (Total Harmonic Distortion and converter
efficiency) in order to validate the proposed approach. / Nesta Tese é realizado um estudo acerca das principais topologias de fontes CA de potência (AC Power Source ACPS), que garantem a síntese de formas de onda de tensão de alta fidelidade (com respeito ao sinal de referência) sem, no entanto, comprometer o rendimento do sistema. Salienta-se que essas características podem ser obtidas por topologias híbridas, compostas pela associação de um amplificador chaveado com um
amplificador linear. Enquanto o primeiro (denominado de amplificador principal) processa praticamente a totalidade da energia fornecida à carga, o segundo (denominado de
amplificador de correção) é responsável apenas por correções na forma de onda de saída, processando, assim, uma pequena parcela de energia. Então, torna-se possível aliar o
alto rendimento característico dos conversores chaveados à alta qualidade da forma de onda associada aos amplificadores lineares. O trabalho é direcionado, principalmente, a
topologias híbridas em configuração série (conexão série entre o amplificador principal e o amplificador de correção), de modo que amplificadores de correção de baixa tensão/baixa
potência possam ser empregados. Destaca-se que essa configuração é especialmente adequada a aplicações com ACPSs, quando, por exemplo, deseja-se emular a rede elétrica de
alimentação (inserindo harmônicos de tensão, provocando distúrbios controlados, etc.), uma vez que o amplificador de correção é submetido a níveis de tensão reduzidos, se comparados aos níveis sintetizados pela ACPS. No decorrer do trabalho, são propostas e analisadas teórico-experimentalmente duas topologias inéditas de ACPS, ambas empregando
inversores multiníveis como amplificador principal. São apresentadas análises relativas à
operação, modulação, metodologia de projeto dos estágios de potência e controle tanto do amplificador principal quanto do de correção , bem como são apresentados resultados
experimentais em termos da distorção harmônica total (Total Harmonic Distortion THD) e rendimento global do sistema.
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Desenvolvimento de um microinversor monofásico para sistema fotovoltaico conectado na rede elétrica de baixa tensão / Development of a single-phase micro inverter for photovoltaic system connected to the low voltage gridOliveira, Leonardo Ruffeil de, 1986- 24 August 2018 (has links)
Orientadores: Ernesto Ruppert Filho, Marcelo Gradella Villalva / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-24T10:01:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1
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Previous issue date: 2013 / Resumo: O objetivo deste trabalho é a construção de um conversor eletrônico de potência monofá-sico completo para conexão à rede elétrica de distribuição de baixa tensão alimentado por painel fotovoltaico Painéis fotovoltaicos comerciais geram uma tensão contínua que varia entre 20 e 50V, dependendo do tipo de painel e da ocorrência ou não de conexão entre os mesmos; sendo necessário, portanto, a adequação dos níveis de tensão gerados pelo painel com o nível de tensão da rede elétrica de distribuição, na qual ele será conectado. O conversor eletrônico de potência utilizado neste trabalho é constituído de dois estágios sendo o primeiro CC ¿ CC e o segundo, um inversor, CC ¿ CA. Ele será controlado de duas maneiras: a primeira será responsável pelo con-trole da tensão de entrada do conversor CC - CC e pela injeção de potência no conversor CC - CA o qual, além de ser o responsável pela transformação da tensão contínua em alternada também é responsável pelo sincronismo do conversor CC - CA com a rede elétrica. São apresentados resultados de simulação do funcionamento do conversor para geração fotovoltaica de energia elétrica, sua malha de controle e o funcionamento do sistema elétrico completo. O projeto com-pleto dos conversores e dos circuitos auxiliares bem como os resultados experimentais obtidos em laboratório são apresentados / Abstract: The objective of this work is the construction of a complete single-phase power electronic converter for grid connection of low voltage distribution powered by photovoltaic panels. Photo-voltaic panels generates a DC voltage that varies between 20 and 50V, depending on the type of panel and presence or absence of connection between them, it is necessary, therefore, the ade-quacy of voltage levels generated by the panel with the voltage level of the electrical distribution network, in which it is connected. The power electronic converter used in this study consists of two stages with the first is a dc ¿ dc converter and the second is a dc-ac converter, frequency inverter. It will be controlled in two ways: the first is responsible for controlling the input voltage of the dc-dc converter and the power injection in the ac-dc converter which, besides being res-ponsible for the transformation into alternating voltage is also responsible by the synchronism of the converter dc-ac with the utility grid. Simulation results of the converter operation connected to the utility grid are presented, its network control and operation of the complete electrical sys-tem. The complete design of converters and auxiliary circuits and the experimental results obtai-ned in the laboratory are presented / Mestrado / Energia Eletrica / Mestre em Engenharia Elétrica
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Projeto de controladores PID com índice de desempenho H∞ com mitigação seletiva de harmônicos / Design of PID controllers with H∞ performance index and for selective harmonic mitigationMagossi, Rafael Fernando Quirino 28 January 2019 (has links)
Os controladores Proporcional+Integral+Derivativo (PID) são largamente empregados na indústria devido à sua estrutura contendo ações integral e derivativa e por possuir ordem fixa. Na literatura, encontram-se vários métodos para a sua sintonia. Nesse trabalho é apresentada uma forma de obter a sintonia do PID utilizando o índice de desempenho H∞ de forma não-iterativa. Essa sintonia é feita utilizando-se a representação em espaço de estado na forma canônica controlável. No entanto, como trata-se de um controlador de ordem fixa, variações na planta podem interferir de forma significativa no desempenho desejado e precisam ser compensadas. Assim, propõe-se também uma adaptação dos parâmetros do PID de modo a manter a função de transferência de malha fechada o mais próximo possível da nominal utilizada na sintonia. Para isso, modela-se a estrutura de controle como um sistema linear sobre-determinado com restrições lineares, advindos de conjuntos estabilizantes baseados no conceito de assinatura Hurwitz, e utiliza-se um método de otimização quadrática para obter os parâmetros do controlador. Para circunvir o conservadorismo da norma H∞, um método para mitigar apenas o efeito de algumas harmônicas na saída do sistema também é proposto, restringindo-se a sensibilidade do sistema que é representada por elipses no lugar geométrico dos ganhos estabilizantes do PID. Simulações no software Matlab, Simulink e PSIM foram utilizadas para validar os modelos e metodologias propostas. Resultados experimentais demonstraram a eficácia do método para mitigação de harmônicos em um conversor CC–CC do tipo boost. / Proportional + integral + derivative (PID) controllers are widely used in the industry due to their structure containing integral and derivative actions and for having a fixed order. In the literature, there are several methods for PID tuning. In this work it is presented a way to obtain PID tuning using a non-iterative H∞ design. This tuning is done using the state-space representation in the controllable canonical form. However, because it is a fixed-order controller, plant variations can significantly interfere with the desired performance and need to be compensated. Thus, it is also proposed to adapt the PID parameters so as to keep the closed-loop transfer function as close as possible to the nominal used in the tuning. For this, the control structure is modeled as an over-determined linear system with linear constraints, derived from stabilizing sets based on the Hurwitz signature concept, and a quadratic optimization method is used to obtain the controller parameters. In order to circumvent the conservatism of the norm H∞, a method to mitigate only the effect of selected harmonics on the output of the system is also proposed, constraining the sensitivity function of the system which is represented by ellipses in the stabilizing gains locus of the PID. Simulations in Matlab, Simulink and PSIM softwares were used to validate the proposed models and methodologies. Experimental results demonstrated the effectiveness of the harmonic mitigation method in a boost DC–DC converter.
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