Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2011 / Made available in DSpace on 2012-10-26T05:12:13Z (GMT). No. of bitstreams: 1 292267.pdf: 14210369 bytes, checksum: 24c45fe9f804e127c5cb33e991f68963 (MD5) / Este trabalho apresenta o estudo de conversores ca-cc monofásicos isolados com elevado fator de potência e alto rendimento, baseado em estruturas de estágio único e, visando baixo custo. As estruturas apresentadas fazem uso da técnica de interleaving para a corrente de entrada e apresentam comutação suave do tipo ZVS (do inglês Zero Voltage Switching) dentro de determinadas faixas de operação. São destinadas para aplicação em fontes chaveadas de baixa potência (abaixo de 600 W) e, contribuem como novas soluções para a faixa de potência em que os filtros passivos não são viáveis e as técnicas de dois estágios possuem custo elevado. É apresentada uma breve revisão bibliográfica, contendo algumas das estruturas de conversores ca-cc de estágio único com CFP (Correção do Fator de Potência). Em seguida, são apresentadas as estruturas propostas, as quais foram analisadas matematicamente e avaliadas em simulações numérico computacionais. Foram propostas metodologias de projeto para cada estrutura estudada, bem como sugeridas diferentes estratégias de acionamento dos interruptores. Para duas estruturas foram montados protótipos para a verificação dos resultados obtidos teoricamente e através das simulações. Os resultados experimentais ratificaram os resultados teóricos obtidos.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. / Made available in DSpace on 2012-10-23T15:14:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 243188.pdf: 2050467 bytes, checksum: 5efe86fc3caf35740fa402fcb4850ce9 (MD5) / Este trabalho visa a análise e a implementação prática de um conversor CC-CC elevador de tensão, baseado na topologia do inversor Z-Source, e o estudo de seu comportamento, ao ser alimentado por uma Célula a Combustível. Primeiramente, foram abordados os conceitos e os princípios de funcionamento das Células a Combustível, juntamente com suas características elétricas, estáticas e dinâmicas, de forma a auxiliar na compreensão de seu funcionamento. Em seguida, procedeu-se à compreensão da topologia do conversor CC-CC; suas etapas de operação, equacionamentos, características externas e dimensionamento dos elementos passivos e esforços nos componentes. A modelagem dinâmica foi realizada, tendo sido proposta uma estrutura de controle em malha fechada. O projeto e o controle do conversor incluíram o dimensionamento dos elementos e a realização dos cálculos do filtro para a Célula a Combustível. Por fim, são apresentados os resultados de simulação do sistema completo e em seguida os resultados dos ensaios de laboratório obtidos com a implementação prática do protótipo.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica / Made available in DSpace on 2012-10-24T04:02:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 258003.pdf: 3936337 bytes, checksum: c3a117ec3b94d8242145c16d1006ca3f (MD5) / Este trabalho apresenta o estudo e a implementação de um sistema para o controle da cor e da intensidade luminosa utilizando LEDs de potência, buscando aproveitar as principais características destes dispositivos. São propostos conversores buck operando como fontes de corrente controladas para a alimentação de três conjuntos de LEDs, nas cores vermelho, verde e azul. Um conversor CC-CC do tipo meia-ponte com comando assimétrico também é proposto com estágio intermediário entre um retificador e os drivers. É realizada tanto a análise estática quanto a dinâmica das diversas estruturas de potência, possibilitando o desenvolvimento de uma metodologia de projeto para as mesmas. A comutação do conversor CC-CC é estudada a fim de garantir a operação do conversor com comutação suave para qualquer ajuste de cor ou de intensidade luminosa. Também são apresentados os diversos circuitos auxiliares que compõem o sistema, incluindo uma interface que possibilite o controle do usuário.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. / Made available in DSpace on 2012-10-24T04:27:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 259290.pdf: 8710894 bytes, checksum: 8d35c233b477f5d604b42e7982502da9 (MD5) / Este trabalho apresenta o estudo de dois retificadores abaixadores, um monofásico e sua versão trifásica, além de elaborar o projeto e construção do retificador trifásico proposto por Colling e Barbi. As principais características destes retificadores são: empregar células de comutação tradicionais, permitir a transferência de energia em forma bidirecional, por meio da inversão dos sinais de referência, obter uma tensão de saída menor, igual ou maior que sua tensão de entrada e conseguir uma baixa THD e um elevado fator de potência para a corrente alternada na entrada. Os conversores são analizados como conexões de subconversores independentes, controlados por regime de deslizamento com esquema de comutação descentralizado. Este controle permite obter um sistema mais robusto e de fácil implementação. Na parte inicial do trabalho, faz-se uma revisão das topologias propostas, que operam com carga ligada em forma diferencial, elaboradas no Instituto de Eletrônica de Potência da UFSC. Posteriormente, apresenta-se a análise matemática, resultados de simulações numéricas dos diversos retificadores propostos e os resultados de ensaios dos retificadores, monofásico e trifásico implementados neste trabalho. This work presents the study of two step-down rectifiers, a single-phase and its three-phase version, in addition to develop the design and implementation of the three-phase rectifier proposed by Colling and Barbi. The main characteristics of these rectifiers are: to use of conventional switching cells, to allow the bidirectional energy transfer, through the inversion of the reference signal, to obtain an output voltage lower, equal or larger than the peak value of the input voltage and to achieve a reduction of input current THD and a high power factor. The converters are analyzed as a connection of independent subconverters, controlled by sliding mode with decentralized switching scheme. This control, allows to obtain a robust system and a straightforward implementation. Initially a revision of the proposed topologies that operate with differential load connected is done in the research of the Power Electronics Institute of the UFSC. Subsequently, mathematical analyses are shown, resulted from numerical simulations of the different proposed rectifiers and the experimental results of the rectifiers tests, for both, single-phase and three-phase versions implemented in this work.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2009 / Made available in DSpace on 2012-10-24T08:56:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 273727.pdf: 7866290 bytes, checksum: a824f6fc8dd53b082f26d7da40d3b710 (MD5) / Este trabalho apresenta um estudo na área de eletrônica de potência aplicada à tecnologia de painéis solares fotovoltaicos. Uma revisão das arquiteturas utilizadas até o momento para realizar a conversão de energia dos módulos fotovoltaicos é apresentada, além de uma breve classificação e evolução dos sistemas fotovoltaicos conectados à rede elétrica de energia. Para o trabalho, dois conversores CC-CC foram escolhidos, estudados e aplicados como estágios iniciais de potência a um sistema fotovoltaico conectado à rede elétrica. Estes foram projetados de tal maneira a levar em consideração a redução do número de componentes e das perdas. Uma estratégia de controle para os mesmos foi estudada e foi decidido que o controle associado ao primeiro estágio teria unicamente a função de forçar o mesmo a operar sempre próximo ao ponto de máxima potência. Um conversor CC-CA foi apresentado como segundo estágio do sistema. Uma análise detalhada do controle foi realizada e duas malhas de controle, trabalhando conjuntamente, foram empregadas. Uma para controlar a tensão contínua do barramento e o fluxo de potência. Outra para controlar a corrente de saída do sistema. Além disso, a pesquisa também considerou a possibilidade de conexão de cargas diretamente ao sistema, focando os esforços em cargas não-lineares. Um algoritmo seguidor de máxima potência foi apresentado além de um sistema de proteção e supervisão. Por fim, os resultados experimentais validam os estudos teóricos realizados, além de corroborar algumas hipóteses discutidas no decorrer do trabalho. / This work presents a study on the application of power electronics in the photovoltaic system area. An overview of the power electronics architectures applied to photovoltaic modules energy conversion is presented, including a brief classification and evolution of grid connected photovoltaic systems. To the research, two DC-DC converters were chosen, designed and applied as first power stage of a grid connected system. They were designed considering the reduction of losses and devices. A control strategy for them was studied and it was decided that the control associated with the first stage would have only the function of forcing it to operate always near the point of maximum power. A DC-AC converter was presented as the second stage of the system. A detailed control analysis was developed and two loop controls, working together, were employed. One loop to control the voltage of bus and the power flow. Another to control the output current of the system. Moreover, the research also considered the possibility of connecting a load directly to the system, focusing efforts on non-linear loads. A maximum power point tracker algorithm and a system of protection and supervision were presented. Finally, the experimental results validate the theoretical studies conducted, in addition to corroborate some assumptions discussed in the course of work.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. / Made available in DSpace on 2013-07-16T02:19:30Z (GMT). No. of bitstreams: 1 224479.pdf: 3332077 bytes, checksum: a330d3353385590ac23214b3b59f36b4 (MD5) / O trabalho apresenta o estudo de uma família de reatores eletrônicos com elevado fator de potência, sendo que o estágio de correção do fator de potência é integrado ao conversor CC-CA. No decorrer dos capítulos, empregando o conceito "charge pump", reatores VS-CPPFC ("Voltage Source - Charge Pump Power Factor Correction") e CS-CPPFC (Current Source - Charge Pump Power Factor Correction) são analisados e aplicados na alimentação das lâmpadas fluorescentes e das lâmpadas vapor de sódio de alta pressão. Através da redução do número de componentes e da redução física dos elementos eletromagnéticos, obtém a otimização de cada estrutura proposta. No entanto, o principal objetivo do trabalho é o cumprimento das normas técnicas que regulamentam estes sistemas. Em cada capítulo é escolhida uma topologia que, através da sua análise matemática, se determina uma metodologia de projeto para a definição dos parâmetros que constituem o reator. Resultados experimentais dos protótipos aplicando o comando com freqüência fixa e o comando auto-oscilante são obtidos, analisados e discutidos para validação das metodologias aplicadas.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2013 / Made available in DSpace on 2013-12-06T00:38:59Z (GMT). No. of bitstreams: 1 318751.pdf: 7406463 bytes, checksum: 49c6f8f030e730434043622025a67275 (MD5) Previous issue date: 2013 / Este trabalho apresenta uma nova topologia de conversor cc-cc Buck+Boost bidirecional multinível, adequado para aplicação em alta tensão. Esta topologia é gerada a partir da associação de um conversor Buck e um conversor Boost, ambos bidirecionais e multiníveis. As topologias multinível são obtidas a partir da generalização dos conversores Buck e Boost de três níveis. As principais características do conversor Buck+Boost proposto são: redução dos esforços de tensão nos semicondutores e capacitores,- tornando-o possível para aplicação em alta tensão; capacidade de processamento de fluxo bidirecional de energia; frequência de operação dos magnéticos múltipla da freqüência de comutação dos interruptores. Além disso, o conversor Buck+Boost proposto apresenta oito capacitores, cujas tensões devem ser balanceadas para a correta operação do conversor. Portanto, uma estratégia de balanço das tensões nos capacitores da topologia é apresentada e uma técnica de controle utilizando uma ação de feedforward é proposta. Para validar a análise teórica, um protótipo com especificação de 10 kW de potência de saída, tensão de entrada de 1 kV e de saída de 750 V foi construído e avaliado experimentalmente. Os resultados experimentais comprovaram as vantagens do conversor cc-cc proposto e da técnica de controle proposta para balanço das tensões nos capacitores <br> / Abstract: This work presents a novel topology of a Buck+Boost bidirectional multilevel dc-dc converter suitable for high voltage applications. The proposed topology is constructed by cascading a Buck-type and a Boost-type converter, both bidirectional and multilevel. The multilevel topologies are derived from standard three level topologies. The main features of the proposed Buck+Boost converter are: reduced voltage stress across the semiconductors, allowing its use in high voltage; bidirectional power flow; frequency operation of the inductor is a multiple of the switching frequency. Moreover, the proposed Buck+Boost topology presents eight capacitors, which their voltage must be controlled for proper operation of the converter. Therefore, a strategy to balance the voltages across these capacitors is presented and a complete feedback control technique with an inductor current feedforward action is proposed. In order to validate the theoretical analysis, a prototype with 10 kW output power capability, 1 kV to 750 V input-to-output voltage was constructed and experimented. The results attest the advantages of the new dc-dc topologies and developed feeback control.

Dissertação (Mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-graduação em Engenharia Elétrica / Made available in DSpace on 2012-10-21T07:43:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 220917.pdf: 1077714 bytes, checksum: 47066db00f498f4682f808e120447cd8 (MD5) / O presente trabalho aborda o desenvolvimento e implementação de um sistema de controle digital para o estágio de saída de uma fonte de alimentação para telecomunicações, conversor FB-ZVS-PS, utilizando o processador digital de sinais TMS320LF2407 da Texas Intruments. Este trabalho foi motivado, não só pelas vantagens proporcionadas pelo controle digital, tais como flexibilidade e redução de volume, como também pela necessidade de desenvolvimento nas técnicas de controle para o segmento de retificadores monofásicos. Para a realização deste trabalho foi necessário, além do estudo do estágio de potência e do processador, a elaboração de uma solução digital original de controle "phase-shift" aplicada ao conversor FB-ZVS-PS. Um protótipo utilizando uma placa de circuito impresso de uma fonte comercial de 600 W foi desenvolvido para validação desta técnica. Os resultados obtidos foram extremamente satisfatórios com destaque para o comportamento dinâmico verificado através de reduzidas variações na tensão de saída sob mudanças de carga.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. / Made available in DSpace on 2012-10-21T12:48:34Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Este trabalho tem por objetivo a conversão cc/cc em altas densidades de potências e altas potências. Inicialmente, são revisados alguns trabalhos, demonstrando que a topologia trifásica é uma estrutura promissora para atingir o desempenho almejado, já que permite o uso de um núcleo trifásico, além de multiplicar a freqüência de projeto do filtro de saída por um fator de três a seis. Considerando-se que a comutação dissipativa ainda é um sério aspecto limitador ao uso desta estrutura, propõe-se o uso do comando assimétrico no comando dos interruptores do circuito inversor. Deste modo, obtém-se a comutação sob tensão nula em todos os interruptores do circuito inversor, utilizando-se apenas três indutores ressonantes e seis capacitores. Apresenta-se o estudo completo das etapas de operação desta topologia, bem como de sua comutação, realizando-se também a análise dinâmica e a elaboração de um procedimento de projeto. De posse do estudo teórico realizado, foi desenvolvido um protótipo de 6kW, a partir do qual foram obtidos os resultados experimentais. Visando-se a redução das perdas por condução no estágio retificador, propõe-se o uso de uma versão trifásica do retificador Hybridge. Empregando-se a mesma metodologia utilizada na topologia anterior, obteve-se um acréscimo de dois pontos percentuais no rendimento da estrutura, às custas do aumento no volume total do indutor do filtro de saída.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. / Made available in DSpace on 2012-10-21T15:50:03Z (GMT). No. of bitstreams: 1 203097.pdf: 1886681 bytes, checksum: dfff7ad69186226de1043c882e7b673c (MD5) / O presente trabalho aborda o desenvolvimento e a implementação do protótipo de um reator eletrônico destinado à alimentação de lâmpadas de vapor de sódio de alta pressão em alta freqüência. A utilização de reatores eletrônicos para alimentar lâmpadas de descarga traz inúmeros benefícios, como aumento do rendimento e redução de peso e volume e possibilidade de inserção de características especiais de funcionamento. No entanto, as lâmpadas de vapor de sódio de alta pressão, quando alimentadas em alta freqüência, estão sujeitas ao fenômeno conhecido como ressonância acústica. O trabalho desenvolvido visa a concepção de circuitos eletrônicos capazes de alimentar tais lâmpadas em alta freqüência