Submitted by James Neves da Silva (james.silva@ufba.br) on 2018-03-06T13:34:55Z No. of bitstreams: 1 Dissertacao_James_Final.pdf: 20562994 bytes, checksum: 297f9118e3898e9a7046b6dd9553c27a (MD5) / Approved for entry into archive by Vanessa Reis (vanessa.jamile@ufba.br) on 2018-03-13T15:39:09Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Dissertacao_James_Final.pdf: 20562994 bytes, checksum: 297f9118e3898e9a7046b6dd9553c27a (MD5) / Made available in DSpace on 2018-03-13T15:39:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao_James_Final.pdf: 20562994 bytes, checksum: 297f9118e3898e9a7046b6dd9553c27a (MD5) / Este trabalho teve apoio financeiro da CAPES. / Este trabalho propõe um procedimento de projeto para um controlador repetitivo discreto, com a fnalidade de controlar a corrente de saída de um inversor LC monofásico em ponte completa conectado à rede elétrica. O inversor também alimenta uma carga resistiva em derivação. O controlador assegura a estabilidade do sistema e robustez contra distorções harmônicas na tensão da rede. Sua concepção se baseia em um filtro notch de fase zero para compensar um pico de ressonância causado pelo filtro LC na saída do inversor, dado que este pico pode levar o sistema à instabilidade. Obtémse margem de estabilidade apropriada por meio de um filtro passa-baixa empregado no laço de realimentação positiva que faz parte do controlador. Simulações foram realizadas com auxílio dos softwares MATLAB e PSIM, para avaliar o desempenho do controlador sob diferentes condições de distorções harmônicas da tensão da rede. Além disso, para avaliar experimentalmente o controlador, foi utilizado um kit da Texas Instruments, que utiliza um DSP e contém um inversor em ponte completa e um filtro LC. Tanto as simulações quanto os experimentos laboratoriais mostraram que o controlador repetitivo opera corretamente, injetando corrente na rede de acordo com a referência fornecida ao sistema, e com robustez quanto às distorções harmônicas na tensão da rede. / This work proposes a designing procedure for a discrete repetitive controller governing the output current of a single-phase grid-connected LC full-bridge inverter. The inverter also supplies a resistive local shunt load. The controller assures system stability and robusteness to grid voltage harmonic distortions. Its design relies on a zero-phase notch flter which compensates a resonant peak caused by the LC flter at the inverter’s output. Such peak may lead the system to instability. A proper stability margin is reached through a low-pass flter employed in the positive feedback loop of the controller. Simulations using the PSIM and MATLAB softwares have been carried out to access the controller performance under different harmonic conditions for the grid voltage. In addition, a DSP-based kit board from Texas Instruments containing a full-bridge LC inverter has been applied to experimentally test the controller. Both simulated and experimental results have been show that the repetitive controller works correctly, injecting current into the grid accordingly to the reference signal with robustness to voltage harmonic distortions.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / This Ph. D. Thesis presents a in deep study of the mechanism of resonant transition soft-switching techniques. By means of the principles that rules the PWM resonant transition converters, a novel tool for analysis and synthesis have been developed. This novel tool also permit to be verified some of the main factors that made possible to he ZVT technique to achieve its technology level. By means of this tool and with the definition of the basic requirements of the resonant transition converters a new concept concerning the ZCZVT technique have been generated, the ZCZVT converters with discontinuous auxiliary voltage source . The development of this new concept gives rise to a new family of ZCZVT converters with magnetically coupled auxiliary circuit. It also allowed a better perspective of the ZCZVT converters characteristics, advantages, drawbacks and limitations, which contributed significantly with the grown of the technology. Two of the six topologies with bi-directional auxiliary circuits proposed in the thesis have been mathematically analised. A design methodology based on constrains and dynamic characteristics of the IGBT and diode semiconductors under ZCS and ZVS conditions have been presented. Finally, experimental results proved the efficiency gain of the novel ZCZVT inverters with magnetically coupled auxiliary circuit. The ZCZVT inverter with magnetically coupled auxiliary circuit prototype have been compared with its Undeland snubber counterpart, presenting an efficiency of about 4% superior. It corroborates to the thesis proposal of developing novel topologies with better performance and simplicity. / O presente trabalho apresenta um estudo aprofundado do mecanismo de comutação presente nas técnicas de comutação suave com transição ressonante. Por meio da definição dos princípios que governam as comutações dos conversores PWM com transição ressonante, desenvolveu-se uma nova ferramenta para análise e síntese de novos circuitos com características aperfeiçoadas. Também através desta ferramenta de análise pode-se verificar alguns dos principais fatores que possibilitaram o amadurecimento da técnica de comutação ZVT. Com esta ferramenta e com a definição dos requisitos básicos para a operação dos conversores com transição ressonante foi gerado o conceito de conversores ZCZVT com fonte auxiliar descontínua. O desenvolvimento deste conceito deu origem a uma nova família de conversores ZCZVT com acoplamento magnético. O desenvolvimento de uma nova família de conversores ZCZVT permitiu uma melhor percepção das características destes circuitos e o amadurecimento da técnica de comutação suave ZCZVT. Duas das seis topologias de circuitos auxiliares bidirecionais propostas na tese para os novos inversores ZCZVT monofásicos com acoplamento foram analisadas matematicamente. Uma metodologia de projeto para estes inversores foi apresentada. Esta metodologia é baseada em restrições obtidas das características dinâmicas dos IGBTs e dos diodos que operam sob comutação em zero de corrente (ZCS) e zero de tensão (ZVS). Por fim, foram apresentados resultados experimentais que comprovam o ganho de eficiência do inversores ZCZVT com acoplamento magnético e circuitos auxiliares em derivação proposto. O protótipo do inversor ZCZVT foi comparado experimentalmente com um inversor utilizando snubber de Undeland, apresentando uma eficiência em média 4% superior. O que corroborou com a proposta inicial de desenvolver topologias ZCZVT com desempenho melhorado e maior simplicidade.