CAPES / Este trabalho tem como objetivo a análise, projeto e implementação de estratégias de controle repetitivo para aplicação em sistemas de alimentação ininterrupta de energia (UPS - Uninterruptible Power Supply). Inicialmente, a revisão da literatura aborda os controladores mais aplicados neste propósito. Uma visão geral sobre sistemas UPS é realizada, com foco em diferentes topologias e o projeto de um filtro indutivo capacitivo (LC), para reduzir o conteúdo harmônico proveniente das comutações do inversor, é discutido. Na sequência, uma estratégia de controle é proposta. Nesta estratégia um termo feedforward é utilizado para gerar a forma de onda da tensão de saída e um controlador do tipo proporcional derivativo (PD) é inserido para compensar distúrbios não cíclicos. Para compensação de distúrbios cíclicos, algumas técnicas de controle repetitivo são analisadas e implementadas. A adição destes controladores apresenta bom desempenho, porém, quando o sistema sofre interferências, as características dinâmicas destes controladores são afetadas. Modificações são realizadas para tornar o sistema menos suscetível a ruídos de alta frequência e a distúrbios aperiódicos. Ainda, é proposto um controlador repetitivo com adaptação do ganho que apresenta robustez suficiente para boa regulação de tensão mesmo na presença de distúrbios aperiódicos e interferências eletromagnéticas. Por fim, é descrita a implementação de uma plataforma flexível, baseado em um inversor PWM controlado por um processador digital de sinais com periféricos para aquisição de dados e geração de PWM, DSC TMS320F28335. A partir desta plataforma, foram obtidos resultados experimentais para um protótipo de uma UPS monofásica, os quais comprovam o desempenho das técnicas de controle apresentadas e propostas. / This work presents an analysis, design and implementation of repetitive control strategies applied to uninterruptible power supplies (UPS) systems. At the beginning, a literature review of the main controllers concerning this purpose is shown. A global vision of UPS systems with focus on different topologies is made and the project of an inductive capacitive filter (LC) is presented where the goal is to reduce harmonic content due to the inverter switching. After that, a control strategy is presented. In this strategy a feed forward term is used to generate the wave form shape of the output voltage and a Proportional Derivative (PD) controller is introduced to compensate non cyclic disturbances. For the compensation of cyclic disturbs some repetitive control techniques are analyzed and implemented. The inclusion of these controllers provides a good performance for the output system, however, when the system is exposed to interferences, the dynamic characteristics of these controllers are affected. Modifications are presented to make the system less susceptible for high frequencies noise and aperiodic disturbs. In addition, a repetitive controller with gain adaptation is proposed with sufficient robustness to obtain a good voltage regulation even in the presence of aperiodic disturbances and electromagnetic interferences. Finally, the implementation of a flexible platform is presented, based on PWM inverter controlled by a digital signal processor with data acquisition and generation PWM peripherals, DSP TMS320F28335. From this platform, experimental results for a monophasic UPS prototype was obtained, which ones prove the performance of the control techniques presented and proposed.

CAPES / Este trabalho traz um estudo da aplicação do conversor Full-Bridge bidirecional como um carregador de banco de baterias em um barramento CC de fontes de energia renováveis. O problema principal destas fontes é que são sazonais e não oferecem uma continuidade de fornecimento de potência. Assim, o uso de banco de baterias, conectado a um barramento CC compartilhado com outras fontes renováveis traz contribuições na continuidade do fornecimento de energia. O conversor proposto neste trabalho visa conectar o banco de baterias ao barramento CC e ao mesmo tempo que faz a integração dos modos de carga e descarga em um único conversor. Adicionalmente, para reduzir volume, é utilizado um transformador planar que oferece alta eficiência (máximo de 99,5%) e uma reduzida relação volume/potência. O conversor foi desenvolvido para carregar um banco de baterias de 192V. No modo de descarga, ele é suado para alimentar um barramento CC de 400V com uma potência máxima de 1,34kW. Apesar do uso do conversor full-bridge não ser novidade nestes tipos de aplicação, dois fatores serviram de motivação para este trabalho: o uso do transformador planar e a tendência mundial de integração de fontes renováveis. / This work presents a study of the application of the Full-bridge bidirectional DC converter as a battery bank charger in a DC bus of renewable energy sources. The main problem is that these sources are seasonal and do not offer a continuously power supply. Thus, the use of a battery bank connected to a DC bus shared with other renewable sources brings contributions in the continuity of power supply. The converter proposed in this work aims to connect the battery bank to the DC bus at the same time it integrates the charging and discharging modes into a single converter. Additionally, to reduce the volume, it is used a planar transformer that provides high efficiency (up to 99.5%) and a reduced volume/power ratio. The converter is designed to charge a bank of batteries of 192V. At the discharge mode, it is designed to feed a 400V DC bus with maximum power of 1.34 kW. Despite the use of the full-bridge converter is not new in these types of application, two factors served as motivation for this work: the use of planar transformer and the global trend of integration of renewable sources.

CAPES / Este trabalho tem como objetivo a análise, projeto e implementação de estratégias de controle repetitivo para aplicação em sistemas de alimentação ininterrupta de energia (UPS - Uninterruptible Power Supply). Inicialmente, a revisão da literatura aborda os controladores mais aplicados neste propósito. Uma visão geral sobre sistemas UPS é realizada, com foco em diferentes topologias e o projeto de um filtro indutivo capacitivo (LC), para reduzir o conteúdo harmônico proveniente das comutações do inversor, é discutido. Na sequência, uma estratégia de controle é proposta. Nesta estratégia um termo feedforward é utilizado para gerar a forma de onda da tensão de saída e um controlador do tipo proporcional derivativo (PD) é inserido para compensar distúrbios não cíclicos. Para compensação de distúrbios cíclicos, algumas técnicas de controle repetitivo são analisadas e implementadas. A adição destes controladores apresenta bom desempenho, porém, quando o sistema sofre interferências, as características dinâmicas destes controladores são afetadas. Modificações são realizadas para tornar o sistema menos suscetível a ruídos de alta frequência e a distúrbios aperiódicos. Ainda, é proposto um controlador repetitivo com adaptação do ganho que apresenta robustez suficiente para boa regulação de tensão mesmo na presença de distúrbios aperiódicos e interferências eletromagnéticas. Por fim, é descrita a implementação de uma plataforma flexível, baseado em um inversor PWM controlado por um processador digital de sinais com periféricos para aquisição de dados e geração de PWM, DSC TMS320F28335. A partir desta plataforma, foram obtidos resultados experimentais para um protótipo de uma UPS monofásica, os quais comprovam o desempenho das técnicas de controle apresentadas e propostas. / This work presents an analysis, design and implementation of repetitive control strategies applied to uninterruptible power supplies (UPS) systems. At the beginning, a literature review of the main controllers concerning this purpose is shown. A global vision of UPS systems with focus on different topologies is made and the project of an inductive capacitive filter (LC) is presented where the goal is to reduce harmonic content due to the inverter switching. After that, a control strategy is presented. In this strategy a feed forward term is used to generate the wave form shape of the output voltage and a Proportional Derivative (PD) controller is introduced to compensate non cyclic disturbances. For the compensation of cyclic disturbs some repetitive control techniques are analyzed and implemented. The inclusion of these controllers provides a good performance for the output system, however, when the system is exposed to interferences, the dynamic characteristics of these controllers are affected. Modifications are presented to make the system less susceptible for high frequencies noise and aperiodic disturbs. In addition, a repetitive controller with gain adaptation is proposed with sufficient robustness to obtain a good voltage regulation even in the presence of aperiodic disturbances and electromagnetic interferences. Finally, the implementation of a flexible platform is presented, based on PWM inverter controlled by a digital signal processor with data acquisition and generation PWM peripherals, DSP TMS320F28335. From this platform, experimental results for a monophasic UPS prototype was obtained, which ones prove the performance of the control techniques presented and proposed.

CAPES / Este trabalho traz um estudo da aplicação do conversor Full-Bridge bidirecional como um carregador de banco de baterias em um barramento CC de fontes de energia renováveis. O problema principal destas fontes é que são sazonais e não oferecem uma continuidade de fornecimento de potência. Assim, o uso de banco de baterias, conectado a um barramento CC compartilhado com outras fontes renováveis traz contribuições na continuidade do fornecimento de energia. O conversor proposto neste trabalho visa conectar o banco de baterias ao barramento CC e ao mesmo tempo que faz a integração dos modos de carga e descarga em um único conversor. Adicionalmente, para reduzir volume, é utilizado um transformador planar que oferece alta eficiência (máximo de 99,5%) e uma reduzida relação volume/potência. O conversor foi desenvolvido para carregar um banco de baterias de 192V. No modo de descarga, ele é suado para alimentar um barramento CC de 400V com uma potência máxima de 1,34kW. Apesar do uso do conversor full-bridge não ser novidade nestes tipos de aplicação, dois fatores serviram de motivação para este trabalho: o uso do transformador planar e a tendência mundial de integração de fontes renováveis. / This work presents a study of the application of the Full-bridge bidirectional DC converter as a battery bank charger in a DC bus of renewable energy sources. The main problem is that these sources are seasonal and do not offer a continuously power supply. Thus, the use of a battery bank connected to a DC bus shared with other renewable sources brings contributions in the continuity of power supply. The converter proposed in this work aims to connect the battery bank to the DC bus at the same time it integrates the charging and discharging modes into a single converter. Additionally, to reduce the volume, it is used a planar transformer that provides high efficiency (up to 99.5%) and a reduced volume/power ratio. The converter is designed to charge a bank of batteries of 192V. At the discharge mode, it is designed to feed a 400V DC bus with maximum power of 1.34 kW. Despite the use of the full-bridge converter is not new in these types of application, two factors served as motivation for this work: the use of planar transformer and the global trend of integration of renewable sources.

Este trabalho apresenta o projeto e a implementação prática de um método completo para ser utilizado na conexão de UPSs monofásicos em paralelo. Existe um algoritmo que executa o droop de fase/frequência, e um novo método que trabalha com e sem comunicação de dados entre os inversores. Quando a comunicação está ativa, um novo algoritmo é utilizado, inserindo um resistência virtual variável, junto com o compartilhamento de potência ativa, obtendo um baixo valor de THD (Total Harmonic Distortion) na tensão de saída e bom compartilhamento de potência. Quando a comunicação de dados não funciona, uma resistência virtual constante é inserida, aumentando a THD de saída com carga não-linear, mas ainda proporcionando um bom compartilhamento de potência ativa. A vantagem é poder obter um bom desempenho quando a comunicação de dados está operando, mas, no caso de sua falha, o sistema ainda funciona, proporcionando maior confiabilidade. A implementação possui um algoritmo de emulação de carga eletrônica, com o propósito de executar testes de produção, baseado no mesmo algoritmo de paralelismo, apenas mudando algumas variáveis. / This work presents the design and experimental implementation of a complete paralleling method to be used for parallel single-phase UPSs connection. There is a algorithm that performs a phase/frequency droop, and a new method to work with or without data communication among the inverters. When communication is working, a new algorithm is used, inserting a variable virtual resistance in the output, along with active power sharing, obtaining a low output voltage THD (Total Harmonic Distortion) value and good power sharing. Without communication a constant virtual resistance is inserted, increasing the output THD with non-linear load, but still allowing a good active power sharing. The advantage is to obtain a good performance operation with communication, but, in case of communication failure, the system still works providing more reliability. The implementation have a electronic load emulation algorithm, with purpose to execute factory tests, based in the same parallelism algorithm, just changing some variables.

Este trabalho apresenta o projeto e a implementação prática de um método completo para ser utilizado na conexão de UPSs monofásicos em paralelo. Existe um algoritmo que executa o droop de fase/frequência, e um novo método que trabalha com e sem comunicação de dados entre os inversores. Quando a comunicação está ativa, um novo algoritmo é utilizado, inserindo um resistência virtual variável, junto com o compartilhamento de potência ativa, obtendo um baixo valor de THD (Total Harmonic Distortion) na tensão de saída e bom compartilhamento de potência. Quando a comunicação de dados não funciona, uma resistência virtual constante é inserida, aumentando a THD de saída com carga não-linear, mas ainda proporcionando um bom compartilhamento de potência ativa. A vantagem é poder obter um bom desempenho quando a comunicação de dados está operando, mas, no caso de sua falha, o sistema ainda funciona, proporcionando maior confiabilidade. A implementação possui um algoritmo de emulação de carga eletrônica, com o propósito de executar testes de produção, baseado no mesmo algoritmo de paralelismo, apenas mudando algumas variáveis. / This work presents the design and experimental implementation of a complete paralleling method to be used for parallel single-phase UPSs connection. There is a algorithm that performs a phase/frequency droop, and a new method to work with or without data communication among the inverters. When communication is working, a new algorithm is used, inserting a variable virtual resistance in the output, along with active power sharing, obtaining a low output voltage THD (Total Harmonic Distortion) value and good power sharing. Without communication a constant virtual resistance is inserted, increasing the output THD with non-linear load, but still allowing a good active power sharing. The advantage is to obtain a good performance operation with communication, but, in case of communication failure, the system still works providing more reliability. The implementation have a electronic load emulation algorithm, with purpose to execute factory tests, based in the same parallelism algorithm, just changing some variables.