MENEZES, L. M. Projeto inversol - desenvolvimento de uma fonte ininterrupta de energia com possibilidade de uso em sistema fotovoltaico. 216 f. 2007. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2007. / Submitted by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2016-03-17T13:37:00Z No. of bitstreams: 1 2007_dis_lcmenezes.pdf: 6838994 bytes, checksum: 0618e26e05217675047a41cff761ba75 (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa(mmarlene@ufc.br) on 2016-03-18T17:43:54Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2007_dis_lcmenezes.pdf: 6838994 bytes, checksum: 0618e26e05217675047a41cff761ba75 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-03-18T17:43:54Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2007_dis_lcmenezes.pdf: 6838994 bytes, checksum: 0618e26e05217675047a41cff761ba75 (MD5) Previous issue date: 2007-07-06 / The study of the development of initerruptible power supply to be used in a photovoltaic system has as motivation that the wide UPS production scale can reduce the cost of power electronics converters associated with a photovoltaic system. The project proposes a topology of an on-line UPS, with 220 Volts, 60 Hz input/output voltage, 715 VA power, 88% efficiency, High frequency isolation and Power factor correction. The Project consists on a rectifier, it is responsible for providing the input power factor correction and the high frequency isolation. An inverter, it supply the load with a output sinusoidal voltage and a high gain boost converter that increase the voltage from the battery pack up to the inverter. When the project is used in a photovoltaic system, it is only used the inverter and the high gain boost converter. / O estudo para o desenvolvimento de uma fonte ininterrupta de energia com possibilidade de uso em sistema fotovoltaico, tem como motivação que a larga escala da produção desse tipo de equipamento possa reduzir o custo dos conversores de eletrônica de potência associados a uma instalação fotovoltaica. O projeto proporem a união de topologias de conversores, resultando em uma UPS do tipo on-line com tensão de entrada e de saída de 220 Volts 60 Hz, potência total de 715VA, rendimento de 88%, isolada em alta freqüência e com correção do fator de potência na entrada. Sendo composta por um retificador na entrada com topologia de um conversor em ponte completa alimentado em corrente, esse conversor é responsável por prover a correção do fator de potência na entrada e da isolação galvânica em alta freqüência. Um inversor em ponte completa com filtro LC e modulação PWM unipolar, que é capaz de entregar uma tensão senoidal para a carga e um conversor boost de alto ganho que cumpre o papel de elevar a tensão de 24 Volts do banco de baterias para a tensão de 400 Volts do barramento de entrada do inversor. Cada conversor tem seu estudo teórico desenvolvido e ao final após as especificações e dimensionamentos são mostrados os resultados experimentais do protótipo do projeto. Quando o sistema for aproveitado em uma instalação fotovoltaica somente o inversor e o conversor boost de alto ganho são utilizados.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / This master s thesis proposes a three-phase transformerless double-conversion UPS with digital control system and reduced overall cost. The topology is composed of an input stage, a battery bank, an inverter, an auxiliary circuit and transfer switches. The input stage assumes the three-phase rectifier function with LCL filter in normal operation mode and is responsible for discharge the battery bank in backup mode. This configuration reduces the system cost since an available circuit is used to discharge the battery bank. In conventional double-conversion UPS topologies the input stage remains inactive during the backup mode and an additional circuit is employed for this purpose. The auxiliary circuit is formed by an inductor and a switching leg and is used as a battery charger during normal operation mode and is additionally used to balance the bus capacitors voltages in backup mode. In this configuration, the auxiliary circuit can be designed for only a fraction of the UPS rated power, also providing lower total system cost. Transfer switches change the configuration of the input stage and the auxiliary circuit according to the UPS operating mode. The detailed operation of the topology, modelling, digital control structure, and the results obtained by simulation are showed. Finally a 20 kVA prototype is implemented and experimental results are acquired for the validation of the employed design methodology as well as the proposed circuit functionality. / Esta dissertação de mestrado propõem uma topologia de fonte ininterrupta de energia (UPS - Uninterruptible Power Supplies) trifásica de dupla conversão sem transformador com custo reduzido e sistema de controle digital. A UPS proposta é composta por um estágio de entrada, um banco de baterias, um inversor, um circuito auxiliar e chaves de transferência. O estágio de entrada assume a função de retificador trifásico com filtro LCL em modo normal de operação da UPS e é responsável pela descarga do banco de baterias em modo bateria de operação. Esta configuração reduz o custo do sistema, pois permite que seja aproveitado um circuito disponível e dimensionado para a potência nominal da UPS para a descarga do banco de baterias. Em topologias convencionais de UPSs de dupla conversão o estágio de entrada permanece ocioso durante este modo de operação e um circuito adicional é empregado para este fim. O circuito auxiliar é formado por um indutor e um braço de interruptores e é utilizado como carregador de baterias em modo normal de operação e adicionalmente é utilizado para realizar o equilíbrio das tensões dos capacitores de barramento em modo bateria. Com esta configuração, o circuito auxiliar pode ser dimensionado para apenas uma fração da potência nominal da UPS, propiciando também a redução do custo total do sistema. As chaves de transferência alteram as configurações do estágio de entrada e do circuito auxiliar de acordo com o modo de operação da UPS. É apresentada a operação detalhada da topologia, a modelagem, a estrutura de controle digital utilizada e os resultados obtidos via simulação. Por fim, um protótipo de 20 kVA é implementado e resultados experimentais são adquiridos para a validação da metodologia de projeto empregada bem como da funcionalidade do circuito proposto.

FundaÃÃo Cearense de Apoio ao Desenvolvimento Cientifico e TecnolÃgico / O estudo para o desenvolvimento de uma fonte ininterrupta de energia com possibilidade de uso em sistema fotovoltaico, tem como motivaÃÃo que a larga escala da produÃÃo desse tipo de equipamento possa reduzir o custo dos conversores de eletrÃnica de potÃncia associados a uma instalaÃÃo fotovoltaica. O projeto proporem a uniÃo de topologias de conversores, resultando em uma UPS do tipo on-line com tensÃo de entrada e de saÃda de 220 Volts 60 Hz, potÃncia total de 715VA, rendimento de 88%, isolada em alta freqÃÃncia e com correÃÃo do fator de potÃncia na entrada. Sendo composta por um retificador na entrada com topologia de um conversor em ponte completa alimentado em corrente, esse conversor à responsÃvel por prover a correÃÃo do fator de potÃncia na entrada e da isolaÃÃo galvÃnica em alta freqÃÃncia. Um inversor em ponte completa com filtro LC e modulaÃÃo PWM unipolar, que à capaz de entregar uma tensÃo senoidal para a carga e um conversor boost de alto ganho que cumpre o papel de elevar a tensÃo de 24 Volts do banco de baterias para a tensÃo de 400 Volts do barramento de entrada do inversor. Cada conversor tem seu estudo teÃrico desenvolvido e ao final apÃs as especificaÃÃes e dimensionamentos sÃo mostrados os resultados experimentais do protÃtipo do projeto. Quando o sistema for aproveitado em uma instalaÃÃo fotovoltaica somente o inversor e o conversor boost de alto ganho sÃo utilizados. / The study of the development of initerruptible power supply to be used in a photovoltaic system has as motivation that the wide UPS production scale can reduce the cost of power electronics converters associated with a photovoltaic system. The project proposes a topology of an on-line UPS, with 220 Volts, 60 Hz input/output voltage, 715 VA power, 88% efficiency, High frequency isolation and Power factor correction. The Project consists on a rectifier, it is responsible for providing the input power factor correction and the high frequency isolation. An inverter, it supply the load with a output sinusoidal voltage and a high gain boost converter that increase the voltage from the battery pack up to the inverter. When the project is used in a photovoltaic system, it is only used the inverter and the high gain boost converter.

Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq / Grid-connected photovoltaic systems with energy storage have features of conventional gridconnected inverters and uninterruptible power supplies. In these systems, all elements, which include photovoltaic generator, batteries, loads and electric grid, are connected to the same equipment named multifunctional photovoltaic converter. As it is a recent technology, there are many research opportunities in this theme, from classifications and standards to specific problems. This study investigates this field in a comprehensive manner, proposing classifications, technical recommendations and a power management strategy. Initially, classifications are proposed considering system configuration and continuity of supply to the loads. In the following, technical recommendations related to grid and load compatibility, as well as safety technical recommendations, are proposed. The last proposal consists on a power management strategy which defines the operation mode of the static converters and system elements as a function of the energy scarcity. Experimental results of the power management are presented in order to validate the proposals. In this way, this thesis contributes to the development of multifunctional photovoltaic converters technology so that the distributed generation becomes more independent of solar availability and can better collaborate with the electric system. / Sistemas fotovoltaicos conectados à rede com armazenamento de energia são aqueles que conjugam características dos inversores conectados à rede convencionais e de fontes ininterruptas de energia. Nesses sistemas, todos os seus elementos, que incluem o gerador fotovoltaico, as baterias, as cargas e a rede elétrica, são conectados a um mesmo equipamento chamado de conversor fotovoltaico multifuncional. Por se tratar de uma tecnologia recente, existem muitas oportunidades de pesquisa inédita no tema, desde premissas e classificações básicas até a solução de problemas mais específicos. Este trabalho investiga o tema de maneira abrangente, propondo classificações, recomendações técnicas e uma estratégia para gerenciamento interno de potência dos conversores fotovoltaicos multifuncionais. Inicialmente, classificações são propostas considerando a configuração do sistema e a continuidade de fornecimento de energia às cargas. A seguir, são propostas recomendações técnicas relacionadas à compatibilidade com a rede e com as cargas, além de recomendações técnicas de segurança, baseando-se em normas existentes. A última proposta consiste em uma estratégia de gerenciamento interno de potência que define os modos de operação dos conversores estáticos e dos elementos do sistema em função da escassez de energia. Resultados experimentais do método proposto para o gerenciamento interno de potências são apresentados com o objetivo de validar as propostas desenvolvidas. Dessa forma, o presente trabalho contribui com o desenvolvimento da tecnologia de conversores fotovoltaicos multifuncionais, para que a geração distribuída de energia elétrica se torne mais independente da disponibilidade solar e possa melhor colaborar com o sistema elétrico.