Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. / Made available in DSpace on 2012-10-17T10:24:15Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2014-09-25T18:38:33Z : No. of bitstreams: 1 175105.pdf: 9331205 bytes, checksum: 1974534ace4fd6538cf07466ae8dc159 (MD5) / Projeto e execução de uma fonte chaveada de alta freqüência com baixa ondulação em 120Hz na tensão de saída. Estudo e otimização dos parâmetros do compensador PID visando a máxima atenuação do ruído psofométrico nos terminais de saída do conversor Forward PWM. Projeto e execução de um estágio pré-regulador para correção do fator de potência.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2009. / Made available in DSpace on 2012-10-24T21:11:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 271859.pdf: 3803604 bytes, checksum: 599ee100afac334dc860bd21c200c590 (MD5) / Esta pesquisa tem por objetivo a apresentação de um conversor CC-CC boost, controlado de forma a rastrear o ponto de máxima potência (MPPT, sigla em inglês para Rastreamento do Ponto de Máxima Potência) de um pequeno sistema de geração elétrica (menor que 5kW). O conversor aproveita a indutância intrínseca de máquinas elétricas girantes, não requer o uso de sensores como o de velocidade e posição e o seu pequeno peso e volume contribuem para a redução de custo, caso venha a se tornar um produto de mercado. No primeiro estágio desta pesquisa é apresentado um estudo sobre o gerador síncrono de ímãs permanentes de fluxo axial, o qual possui vantagens no que diz respeito à relação potência/peso e geração em baixa velocidade. Em seguida são apresentadas características do conversor e o seu sistema de controle, baseado em um circuito analógico e são realizadas simulações para comprovar a eficiência do conversor no que diz respeito ao MPPT. A confecção do protótipo é apresentada detalhando a escolha dos componentes e sua montagem. Por último, são apresentados os resultados experimentais, que confirmam os resultados esperados, e as conclusões a cerca de todo o trabalho. / This work presents a DC-DC boost converter, controlled to track the point of maximum power (MPPT - Maximum Power Point Tracking) of a small electrical generation system (less than 5kW). The converter uses the intrinsic inductance of rotating electrical machines, does not require the use of sensors such as speed and position and its small weight and volume contribute to the reduction of cost, if it become a product to market. In the first part of this work is presented a study about a permanent magnet synchronous generator of axial flux, which has advantages in that it concerns the power to weight ratio and generation at low speed. Then, the characteristics of the converter and its control system are presented, based on an analog circuit, and simulations are conducted to demonstrate the efficiency of the converter with MPPT. The confection of the prototype is presented detailing the choice of components and assembly. Finally, we present the experimental results, which confirm the expected results, and conclusions about all the work.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2010 / Made available in DSpace on 2012-10-24T23:33:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 284944.pdf: 4660677 bytes, checksum: 42804668ed63de89ca3b0a2ab39b369f (MD5) / In this thesis, a three-phase current-fed Push-Pull DC-DC converter and its version with active clamping and soft-switching are proposed. First, the topology with passive clamping is studied. When compared to single-phase topologies, this three-phase dc-dc converter increases the power density, uses the magnetic core of the transformer more efficiently, reduces the stresses on the switches and requires smaller filters since the input and output frequencies are three times higher than the switching frequency. To sum up, this topology uses three active switches connected to the same reference, which simplifies the gate drive circuitry. After this, the three-phase current-fed Push-Pull ZVS-PWM DC-DC converter with active clamping is proposed as an improvement to the first topology. In this converter, the active clamping technique is employed by connecting the primary side of the transformer to a three-phase full bridge of switches and a clamping capacitor. This circuit allows the energy from the leakage inductances to be reused, increasing the efficiency of the converter. If appropriate parameters are chosen, soft-switching of the switches (ZVS) can also be achieved. The soft-switching improves the efficiency even further, allows higher switching frequencies to be used and reduces the electromagnetic interference (EMI) significantly. Applications such as fuel cell systems, transportation and uninterruptable power supplies are some examples that can benefit from the advantages presented by this converter. The theoretical analysis, a design example and experimental results from a prototype implementing this topology are presented. The prototype was designed to process 4 kW at full load with an input voltage of 120 V, an output voltage of 400 V and a switching frequency of 40 kHz. / Nesta tese, um conversor Push-Pull CC-CC trifásico alimentado em corrente e sua versão com grampeamento ativo e comutação suave são propostos. Primeiramente, a topologia com grampeamento passivo é estudada. Quando comparado com topologias monofásicas, este conversor CC-CC trifásico aumenta a densidade de potência, utiliza o núcleo magnético do transformador mais eficientemente, reduz os esforços nos interruptores e requer filtros menores já que estes são submetidos a uma freqüência igual a três vezes a freqüência de comutação. Além disso, esta topologia usa três interruptores ativos conectados à mesma referência, o que simplifica os circuitos de comando de gatilho. Depois disso, o conversor Push-Pull ZVS-PWM CC-CC trifásico alimentado em corrente com grampeamento ativo é proposto como um aprimoramento à primeira topologia. Neste conversor, a técnica de grampeamento ativo é empregada conectando o lado primário do transformador a uma ponte completa trifásica de interruptores e um capacitor de grampeamento. Este circuito permite que a energia armazenada nas indutâncias de dispersão seja reutilizada, aumentando o rendimento do conversor. Utilizando-se parâmetros adequados, a comutação suave dos interruptores (ZVS) pode também ser obtida. A comutação suave melhora o rendimento do conversor, permite o uso de freqüências de comutação maiores e reduz a interferência eletromagnética (EMI). Aplicações como sistemas de células a combustível, meios de transporte e fontes ininterruptas de energia são exemplos que podem se beneficiar das vantagens apresentadas por este conversor. São apresentados a análise teórica, um exemplo de projeto e resultados experimentais para um protótipo implementando essa topologia. O protótipo foi projetado para processar 4 kW em potência nominal com uma tensão de entrada de 120 V, uma tensão de saída de 400 V e uma freqüência de comutação de 40 kHz.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis. 2010 / Made available in DSpace on 2012-10-25T04:36:59Z (GMT). No. of bitstreams: 1 281188.pdf: 11581280 bytes, checksum: 41bf6b263033b4d80724db1cb9f1faf6 (MD5) / Este documento apresenta um estudo teórico e experimental de uma estratégia de controle para a conexão em paralelo de inversores de tensão (VSI) monofásicos e trifásicos, tendo em vista a aplicação em UPS. Cada inversor que compõe o paralelismo é formado por um conversor CC-CA com filtro LC de saída. O sistema de controle de cada inversor é composto por duas malhas principais. A primeira (controle do paralelismo) utiliza a realimentação da corrente no indutor do filtro de saída para modificar a tensão de entrada deste mesmo filtro e, assim, controlar o fluxo de potência de cada um dos inversores para a carga. Adicionalmente, a segunda malha (controle de tensão) realiza o controle da tensão de saída do filtro LC, que coincide com a tensão de saída dos VSI. Devido ao fato de apenas variáveis internas serem empregadas para realizar o controle de cada inversor, tais conversores tem funcionamento independente uns dos outros. Além disso, a conexão (ou desconexão) dos inversores é feita diretamente em paralelo, sem impedância de conexão, podendo ocorrer em qualquer ponto de operação do sistema. A estratégia de controle empregada garante a divisão adequada da corrente de carga entre os inversores, além de evitar a circulação de corrente entre eles, seja em regime transitório ou permanente. A estratégia de controle foi comprovada experimentalmente no paralelismo de 3 VSI monofásicos de 5 kVA, utilizando controle analógico, e no paralelismo de 2 VSI trifásicos de 5 kVA, empregando controle digital e em base aß0 / This work presents a theoretical and experimental study of a control strategy for a parallel operation of single-phase and three-phase voltage source inverters (VSI), to be applied to UPS. Each inverter that takes part in the parallelism is composed of a CC-AC converter with an output LC filter. The control system of each inverter consists of two main loops. The first (parallelism control) employs the feedback of the inductor current from output filter to modify the input voltage of the same filter and, therefore, to control the power flow of each inverter to the load. Additionally, the second loop (voltage control) is responsible for controlling the output voltage of the LC filter, which coincides with the output voltage of the VSI. Due to the fact that only internal variables are employed to control each inverter, such converters operate independently from each other. Furthermore, the connection (or disconnection) of inverters into parallel arrangement is done directly, without connection impedance, and it can occur at any operation point of the system. The proposed control strategy ensures the proper sharing of the load current and avoids current circulation among the inverters during transient and steady-state. The control strategy was verified experimentally in two versions: the first one demonstrates the parallel operation of three 5 kVA single-phase VSI, using an analog control, and the second one demonstrates the parallel operation of two 5 kVA three-phase VSI, employing digital control in aß0 coordinates.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2010 / Made available in DSpace on 2012-10-25T06:24:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 282758.pdf: 7911722 bytes, checksum: f3270730c76bfeb2547b67bef4f25fc1 (MD5) / Os conversores CC-CC utilizados em aplicações com tensão de entrada ou de saída elevadas tipicamente demandam transistores para tensões elevadas, causando maiores perdas de comutação. A identificação dessa demanda motivou a pesquisa em topologias de três níveis com grampeamento ativo. Nesse contexto, este trabalho apresenta estudos de conversores CC-CC com novos grampeamentos ativos de três níveis do tipo buck e do tipo boost, operando com comutação ZVS, frequeência constante e modulação PWM. Conforme apresentado de forma analítica e experimental, são alcançados maior rendimento e redução de tensão máxima aplicada aos interruptores. Essas topologias são apropriadas para conversores que requerem maior tensão de entrada ou tensão de saída.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica / Made available in DSpace on 2012-10-25T15:39:59Z (GMT). No. of bitstreams: 1 299784.pdf: 5339607 bytes, checksum: 16973c0b19249c488758e2cdf6fae4e2 (MD5) / Neste trabalho são propostos cinco novos conversores CC-CC isolados em alta frequência do tipo push-pull, dentre os quais se tem uma estrutura monofásica e quatro estruturas trifásicas. Os conversores propostos preservam as características dos conversores clássicos do tipo push-pull como: o fluxo magnético no transformador varia em dois quadrantes, o número reduzido de semicondutores, e a facilidade no acionamento dos interruptores visto que não há necessidade de circuito de comando isolado. O conversor monofásico tem como característica principal a operação em toda a faixa de razão cíclica (0 a 100%). Este circuito é obtido a partir do conversor CC-CC push-pull com duplo indutor, onde os indutores de filtragem são substituídos por transformadores flybacks (princípio do conversor de Weinberg). Por outro lado, os conversores trifásicos são derivados a partir dos conversores clássicos do tipo push-pull e proporcionam características como: redução do volume dos filtros, distribuição dos esforços de corrente no circuito, e maior capacidade de dissipação térmica. Os conversores propostos são estudados qualitativa e quantitativamente em regime permanente ao longo de cinco capítulos, sendo apresentado o princípio de funcionamento nos modos de condução contínua e descontínua (MCC, MCD), o ganho estático do conversor para ambos os modos, e as expressões matemáticas para o dimensionamento dos dispositivos de potência no MCC. A análise da operação do conversor considerando as não idealidades do transformador (indutâncias de magnetização e dispersão) em alguns casos também é apresentada. Resultados de simulação são utilizados para validar o estudo teórico idealizado. Para cada conversor proposto é apresentado um exemplo simplificado de projeto, o qual é utilizado na construção do respectivo protótipo de laboratório. Os resultados experimentais obtidos dos protótipos são utilizados para a validação do funcionamento dos conversores propostos. Finalmente, as principais conclusões do trabalho são apresentadas.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2011 / Made available in DSpace on 2012-10-25T21:30:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 297024.pdf: 16024434 bytes, checksum: b77841cad08b1e2627efc11beb3f5227 (MD5) / Este trabalho apresenta uma síntese de diversos métodos de proteção de anti-ilhamento residentes no conversor eletrônico aplicado a sistemas de geração distribuída utilizando tecnologia solar fotovoltaica. É realizado um estudo minucioso dos vários métodos conhecidos passivos e ativos presentes na literatura. É feita a escolha do método passivo de detecção por frequência e tensão e detecção por salto de fase de tensão para aplicação no desenvolvimento do trabalho. Também é realizada a sua implementação em um conversor monofásico de 1kW de estrutura ponte-completa operando em modo de injeção decorrente na rede elétrica. É executado seu estudo por simulação numérica utilizando o software PSIM. Por fim, é montado o protótipo e, consequentemente, realizado os respectivos ensaios de laboratório para a validação do conhecimento apresentado e desenvolvido neste trabalho. / This work presents an overview of various anti-islanding schemes contained in electronic converters applied to distributed generation systems using solar photovoltaic technology. A detailed study is conducted of various active and passive schemes in the literature. A choice is made of the passive method of frequency and voltage detection and phase jump detection to be used in the developed work. Its implementation is also done in a 1kW single-phase converter with full-bridge structure to operate in current njection e conventional power grid. A study by using numeric simulation in PSIM software and finally, a prototype has been performed and consequently it#s laboratory tests to validate the knowledge presented and developed in this work.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2011 / Made available in DSpace on 2012-10-25T23:33:13Z (GMT). No. of bitstreams: 1 295253.pdf: 6955927 bytes, checksum: f0a8c2f719b877bf23d5bd697c93df01 (MD5) / Neste trabalho é apresentado um estudo inicial e uma aplicação do conversor TAB (Triple Active Bridge), com uma de suas portas podendo operar como carga ou fonte. Um painel fotovoltaico, forçado a operar no seu ponto de máxima potência por um conversor SEPIC, que funciona como MPPT (Maximum Power Point Traking), injetando energia em uma das portas do TAB, sempre que há disponibilidade de sol. O sistema de controle é composto por dois compensadores PI, implementados em um DSP (Digital System Processing) e mantém as tensões nas portas reguladas no valor desejado. O acoplamento, naturalmente existente nas malhas de controle do conversor TAB, é superado colocando-se as malhas com velocidades de ação bem diferentes. Resultados experimentais são apresentados, validando a parte teórica. Além disso, é feito um estudo do conversor DAB (Dual Active Bridge), no qual suas principais relações matemáticas são determinadas e apresentadas. São também apresentados os modelos de controle para o conversor DAB e TAB, destacando-se a modelagem por gyrator.

Dissertação [mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. / Made available in DSpace on 2012-10-22T23:35:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 239120.pdf: 3259262 bytes, checksum: 71f298c8c4ecd72fd54f438ddd7ca1c5 (MD5) / Esta dissertação apresenta um novo método para a simulação do espectro Doppler característico dos modelos de canais sem-fio com parâmetros fixos, conhecidos como Canais SUI (Stanford University Interim). Este novo método facilita a implementação computacional destes modelos. Os modelos de canais SUI são utilizados nas simulações de uma transmissão de dados de banda larga sem fio conhecida como WiMax (Worldwide Interoperability for Microwave Access) e definida pelo padrão IEEE 802.16a. Apresentam-se, também, modelos destes canais implementados em SIMULINK. Adicionalmente, técnicas de equalização adaptativas, para a compensação dos efeitos distorcivos dos canais SUI, foram implementadas em uma placa de FPGA-Virtex-4 da Xilinx, utilizando-se, para isso, um aplicativo chamado de Xilinx System Generator. Finalmente, são apresentados e discutidos diversos resultados das implementações.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. / Made available in DSpace on 2012-10-23T18:17:24Z (GMT). No. of bitstreams: 1 262179.pdf: 12776815 bytes, checksum: ab4349842c29a704d944dcbd017b8766 (MD5)