O objetivo deste trabalho é analisar uma topologia de controle para a malha de tensão de um inversor para fontes de alimentação ininterruptas (UPS) com forma de onda senoidal na saída. É proposto um sistema de controle com duas malhas, uma de tensão com controlador ressonante e outra do tipo PI de corrente no qual a variável de controle é a corrente do capacitor de filtro de saída. Mais especificamente pretende-se estudar o problema de rastreamento de tensão nos inversores de UPS monofásicos, apresentando o estado da arte e uma classificação dos controladores que servem de solução para este problema específico. / This work analyses a uninterruptible power supply (UPS) inverter control scheme with sinusoidal output voltage. A two-loop control scheme is proposed; one voltage loop using a resonant controller and a PI current controller with the output capacitor filter current as control variable. A review on voltage tracking control in one-phase voltage source inverter is presented, showing the state of the art and a controller classification for this specific problem.

Conversores de energia chaveados apresentam alto rendimento por conduzirem de forma pulsada porções exatas de energia da sua entrada a um filtro de saída. A maior parte dos controladores utilizados possui natureza analógica, limitando possibilidade de estratégias de controle factíveis. Este trabalho apresenta o desenvolvimento de uma plataforma para estudos empregando dispositivos digitais do tipo DSP para controle de tensão ou corrente de um conversor de energia DC-DC topologia Buck síncrono. Três algoritmos de controle foram testados na plataforma: controlador PID linear de tensão de saída, controlador PID linear de corrente de saída e controlador PIDFuzzy de tensão de saída. Com os algoritmos embarcados, o conversor de energia foi ensaiado, validando a proposta de uma plataforma de estudo.

O objetivo deste trabalho é analisar uma topologia de controle para a malha de tensão de um inversor para fontes de alimentação ininterruptas (UPS) com forma de onda senoidal na saída. É proposto um sistema de controle com duas malhas, uma de tensão com controlador ressonante e outra do tipo PI de corrente no qual a variável de controle é a corrente do capacitor de filtro de saída. Mais especificamente pretende-se estudar o problema de rastreamento de tensão nos inversores de UPS monofásicos, apresentando o estado da arte e uma classificação dos controladores que servem de solução para este problema específico. / This work analyses a uninterruptible power supply (UPS) inverter control scheme with sinusoidal output voltage. A two-loop control scheme is proposed; one voltage loop using a resonant controller and a PI current controller with the output capacitor filter current as control variable. A review on voltage tracking control in one-phase voltage source inverter is presented, showing the state of the art and a controller classification for this specific problem.

Este trabalho tem como objetivo reunir, registrar, estudar e comparar as estratégias de controle utilizadas em inversores para fontes ininterruptas de energia, efetuado através de levantamento bibliográfico, englobando estratégias antigas (implementadas muitas vezes na forma analógica) e recentes (com implementação digital). É realizada comparação dos desempenhos, determinados analiticamente por modelamento e/ou por simulação computacional, entre algumas estratégias de controle. É apresentado um método para a implementação digital de um inversor monofásico para fontes ininterruptas de energia com transformador na saída. O método utilizado consiste de: Análise e modelagem dos controladores e planta, adotando-se critérios para o ajuste dos respectivos parâmetros; Simulação no modo de tempo contínuo; Roteiro da discretização para possibilitar implementação digital; Simulação em tempo discreto; Implementação em protótipo experimental. O controle é realizado com uma estratégia de múltiplas malhas, usando três malhas: uma malha interna de corrente usando controlador proporcional com compensação feedforward da perturbação da tensão de saída no controle da corrente e uma malha externa de tensão com um controlador proporcional + ressonante. Uma terceira malha de controle externa a malha de tensão é adicionada para prevenir a saturação do núcleo do transformador. O inversor é implementado através de um arranjo físico de baixa potência, possibilitando comparação dos resultados de simulação e experimentais. / This dissertation intends to collect, register, study and compare control strategies used in inverters for uninterrupted power supplies. Older control strategies, which use analogical control, as well as contemporary ones, which use digital control, were studied. A performance comparison between some strategies is made using analytical modeling and computational simulation. It is proposed a method for implementation of digital controller for a one-phase inverter with output transformer for uninterruptible power supplies applications. The method consists on: Analysis and modeling of plant and controllers, adopting criteria for parameters adjust; Continuous time computational simulation; Discretization guide for digital implementation; Discrete time computational simulation; Experimental prototype implementation. Control uses a multiloop approach, with three control loops: An internal current loop with proportional controller and feed-forward output voltage disturbance compensation, an external voltage loop using a proportional + resonant controller, and a third external loop to prevent the saturation of the output transformer. A low power experimental setup of the inverter is implemented, allowing comparison of simulated and experimental results.

Este trabalho tem como objetivo reunir, registrar, estudar e comparar as estratégias de controle utilizadas em inversores para fontes ininterruptas de energia, efetuado através de levantamento bibliográfico, englobando estratégias antigas (implementadas muitas vezes na forma analógica) e recentes (com implementação digital). É realizada comparação dos desempenhos, determinados analiticamente por modelamento e/ou por simulação computacional, entre algumas estratégias de controle. É apresentado um método para a implementação digital de um inversor monofásico para fontes ininterruptas de energia com transformador na saída. O método utilizado consiste de: Análise e modelagem dos controladores e planta, adotando-se critérios para o ajuste dos respectivos parâmetros; Simulação no modo de tempo contínuo; Roteiro da discretização para possibilitar implementação digital; Simulação em tempo discreto; Implementação em protótipo experimental. O controle é realizado com uma estratégia de múltiplas malhas, usando três malhas: uma malha interna de corrente usando controlador proporcional com compensação feedforward da perturbação da tensão de saída no controle da corrente e uma malha externa de tensão com um controlador proporcional + ressonante. Uma terceira malha de controle externa a malha de tensão é adicionada para prevenir a saturação do núcleo do transformador. O inversor é implementado através de um arranjo físico de baixa potência, possibilitando comparação dos resultados de simulação e experimentais. / This dissertation intends to collect, register, study and compare control strategies used in inverters for uninterrupted power supplies. Older control strategies, which use analogical control, as well as contemporary ones, which use digital control, were studied. A performance comparison between some strategies is made using analytical modeling and computational simulation. It is proposed a method for implementation of digital controller for a one-phase inverter with output transformer for uninterruptible power supplies applications. The method consists on: Analysis and modeling of plant and controllers, adopting criteria for parameters adjust; Continuous time computational simulation; Discretization guide for digital implementation; Discrete time computational simulation; Experimental prototype implementation. Control uses a multiloop approach, with three control loops: An internal current loop with proportional controller and feed-forward output voltage disturbance compensation, an external voltage loop using a proportional + resonant controller, and a third external loop to prevent the saturation of the output transformer. A low power experimental setup of the inverter is implemented, allowing comparison of simulated and experimental results.

A maioria das aplicações de fontes de alimentação requer que a tensão em corrente alternada (CA) da rede seja convertida em tensão em corrente contínua (CC), de maneira eficiente, provocando baixa distorção na rede elétrica. Para atender-se a esse requisito, a solução usual é utilizar-se um conversor CA/CC préregulador, corretor de fator de potência, seguido de um conversor CC/CC isolador. Contudo, cada um desses conversores necessita de algum tipo de rede de auxílio ao chaveamento para que a fonte de alimentação tenha baixos peso e volume e alto rendimento. Com esse propósito, várias topologias de redes passivas e ativas foram propostas. Contudo, essas redes adicionam custo e complexidade à fonte de alimentação, especialmente quando utiliza-se o conversor préregulador. Esta tese apresenta um novo conversor CA/CC, com barramento comutado, que utiliza uma única rede de auxílio ao chaveamento, contribuindo para a redução de complexidade e custo da fonte de alimentação. Os princípios de operação dessa topologia são discutidos e um guia de projeto é apresentado. Finalmente, a verificação é feita através de simulações, que são comparadas com resultados experimentais colhidos num protótipo de 1kW, obtido através da modificação de um conversor comercial.

Orientador: Ernesto Ruppert Filho / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-21T00:56:13Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dias_AgnaldoVieira_M.pdf: 2229736 bytes, checksum: 725a7fa267bc30780c457689e4356336 (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: O estudo da utilização de conversores CC/CC isolados e elevadores de tensão para a alimentação de moduladores de pulsos é apresentado neste trabalho. Foi selecionada a topologia em ponte completa, dando-se enfoque ao problema das capacitâncias parasitas envolvidas no circuito, que aparecem de forma acentuada em transformadores elevadores de tensão e filtros indutivos de saída e são altamente indesejáveis quando se opera em regime chaveado. Essas capacitâncias são tratadas através de uma forma de amortecimento, onde a energia armazenada nas mesmas é devolvida à fonte primária ao final de cada semiciclo de chaveamento, tentando obter-se menor volume, maior rendimento e menor dissipação de calor no conversor. Além disso, um circuito de regulação de carga é utilizado para garantir uma maior estabilidade de pulso e contornar problemas típicos de moduladores de pulsos utilizados em radares, como o efeito de backswing. O modulador de pulsos utilizado como carga para esse sistema opera com uma tensão de alimentação de 1kV, frequência de repetição de pulsos (PRF) de 585Hz e consome uma potência da ordem de 2,1kW. O conversor CC/CC é alimentado por um barramento CC não regulado de 280V / Abstract: The study of high-voltage isolated DC/DC converters used to supply pulse modulators is presented on this dissertation. The Full Bridge topology was selected, focusing in problems caused by parasitic capacitances in the circuit. This characteristic, which appears sharply in high voltage transformers and in inductors of output filter, is highly undesirable when the circuit is operated in switching mode. These capacitances are handled using a soft commutation technique, where their stored energy are returned to the primary source in the end of each switching cycle, trying to get a low size, high efficiency and low heat dissipation in the converter. Moreover, a charging regulator circuit is used to ensure good pulse stability and avoid typical problems in the pulse modulators use, such as the backswing effect. The pulse modulator used as load for this converter operates with a supply voltage of 1kV, pulse repetition frequency (PRF) of 585Hz and consumes 2.1 kW. The converter input is supplied by a 280V unregulated DC bus / Mestrado / Energia Eletrica / Mestre em Engenharia Elétrica