Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. / Made available in DSpace on 2012-10-17T19:22:53Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2014-09-25T18:19:27Z : No. of bitstreams: 1 171664.pdf: 7969824 bytes, checksum: 3a2d19c6b3cba10830ec27ec066d0310 (MD5) / Neste trabalho desenvolve-se o estudo de uma nova família de inversores de tensão com comutação suave empregando a técnica de grampeamento ativo. Além de garantir operação com comutação suave sob tensão nula numa larga faixa de carga, os inversores da nova família são comandados através da aplicação de qualquer tipo de modulação por largura de pulso convencional, empregada em inversores com comutação dissipativa. Apresenta-se a metodologia de geração das células de comutação e também da família de inversores. Faz-se a análise quantitativa de um dos membros da família, o inversor de tensão em ponto médio com comutação sob tensão nula, grampeamento ativo do tipo buck-boost e modulado por largura de pulsos. A máxima tensão aplicada aos interruptores é grampeada e limitada a um reduzido valor, além disso, os esforços de corrente em decorrência do processo ressonante são limitados em valores aceitáveis. Exemplos de projeto e resultados experimentais são apresentados e comparados aos resultados obtidos com o inversor dissipativo e com o auxiliado pelo snubber de Undeland. Pelas comparações comprova-se que a utilização da nova família de inversores é vantajosa, proporcionando melhorias no processo de comutação e aprimorando consideravelmente a eficiência do sistema inversor.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. / Made available in DSpace on 2012-10-16T00:12:50Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2016-01-08T15:28:07Z : No. of bitstreams: 1 263360.pdf: 4908878 bytes, checksum: 2a17d000f5d47cbaf7e87e27022c82c6 (MD5)

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. / Made available in DSpace on 2012-10-24T13:18:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 262288.pdf: 1926519 bytes, checksum: 4867cc967dbe2be4210aec36da1b0f72 (MD5) / Neste trabalho é proposto o estudo e implementação de um inversor multiníveis trifásico modular de 15kW, com nove níveis na tensão de linha na carga, para aplicação em acionamentos de máquinas elétricas. Este conversor é similar ao inversor de tensão ponte-completa em cascata (Cascaded H-bridge inverter), porém com uma diferença significante: são empregadas sub-células com apenas um braço inversor. Esta modificação altera o comportamento do inversor sendo necessária uma análise mais detalhada principalmente no que diz respeito ao valor da tensão média na fase quando empregado na versão trifásica. O desenvolvimento da equação na tensão de carga, considerando a presença das harmônicas, é realizada inicialmente para os inversores monofásicos 3 e 5 níveis, sendo posteriormente utilizada a mesma técnica para encontrar a equação na versão trifásica n níveis. As expressões obtidas nestas análises foram baseadas na modulação PWM senoidal com defasamento entre as portadoras. Por fim, são apresentadas as metodologias empregadas na construção do protótipo e técnicas utilizadas para aperfeiçoar o desempenho do inversor durante o funcionamento. Obtidos os resultados experimentais das principais formas de onda, estes são comparados aos resultados teóricos para confirmar os estudos realizados durante o trabalho. Serão empregadas técnicas de controle em malha aberta, pois o estudo será focado nas características estruturais da topologia proposta.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2017. / Made available in DSpace on 2018-02-06T03:20:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 349773.pdf: 5894584 bytes, checksum: f7cc1810c920ff756724711896de8791 (MD5) Previous issue date: 2017 / Nesta tese, o disparador Schmitt (ou Schmitt trigger) CMOS clássico (ST) operando em inversão fraca é analisado. A transferência de tensão DC completa é determinada, incluindo expressões analíticas para as tensões dos nós internos. A transferência de tensão DC resultante do ST apresenta um comportamento contínuo mesmo na presença da histerese. Nesse caso, a característica da tensão de saída entre os limites da histerese é formada por um segmento metaestável, que pode ser explicado em termos das resistências negativas dos subcircuitos NMOS e PMOS do ST. A tensão mínima para o aparecimento da histerese é determinada fazendo-se a análise de pequenos sinais. A análise de pequenos sinais também é utilizada para a estimativa da largura do laço de histerese. É mostrado que a histerese não aparece para tensões de alimentação menores que 75 mV em 300 K. A análise do ST operando como amplificador também foi feita. A razão ótima dos transistores foi determinada com o objetivo de se maximizar o ganho de tensão. A comparação do disparador Schmitt com o inversor CMOS convencional destaca as vantagens e desvantagens de cada um para aplicações de ultra-baixa tensão. Também é mostrado que o ST é teoricamente capaz de operar (com ganho de tensão absoluto ?1) com uma tensão de alimentação tão baixa quanto 31.5 mV, a qual é menor do que o conhecido limite prévio de 36 mV, para o inversor convencional. Como amplificador, o ST possui ganho de tensão absoluto consideravelmente maior que o inversor convencional na mesma tensão de alimentação. Três circuitos integrados foram projetados e fabricados para estudar o comportamento do ST com tensões de alimentação entre 50 mV e 1000 mV. / Abstract : In this thesis, the classical CMOS Schmitt trigger (ST) operating in weak inversion is analyzed. The complete DC voltage transfer characteristic is determined, including analytical expressions for the internal node voltage. The resulting voltage transfer characteristic of the ST presents a continuous output behavior even when hysteresis is present. In this case, the output voltage characteristic between the hysteresis limits is formed by a metastable segment, which can be explained in terms of the negative resistance of the NMOS and PMOS subcircuits of the ST. The minimum supply voltage at which hysteresis appears is determined carrying out small-signal analysis, which is also used to estimate the hysteresis width. It is shown that hysteresis does not appear for supply voltages lower than 75 mV at 300 K. The analysis of the ST operating as a voltage amplifier was also carried out. Optimum transistor ratios were determined aiming at voltage gain maximization. The comparison of the ST with the standard CMOS inverter highlights the relative benefits and drawbacks of each one in ULV applications. It is also shown that the ST is theoretically capable of operating (voltage gain ?1) at a supply voltage as low as 31.5 mV, which is lower than the well-known limit of 36 mV, for the standard CMOS inverter. As an amplifier, the ST shows considerable higher absolute voltage gains than those showed by the conventional inverter at the same supply voltages. Three test chips were designed and fabricated to study the operation of the ST at supply voltages between 50 mV and 1000 mV.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. / Made available in DSpace on 2013-06-25T21:47:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 308098.pdf: 11018497 bytes, checksum: 835bb5f8fb5c31546be2028977cc805f (MD5) / Este trabalho apresenta um estudo comparativo de duas novas topologias de inversores multiniveis, fazendo uso de técnicas de modulação já difundidas e também de uma técnica hibrida de modulação para essas estruturas. As topologias e modulações são comparadas entre si, donde a estrutura e modulação que obteve os melhores resultados numéricos e simulados foi implementada para obtenção de resultados experimentais. A parte experimental fez uso de técnicas de descrição de hardware (VHDL) para implementação dos moduladores necessários em controladores programáveis (FPGA´s). / This work shows a novel multilevel topology and its variations, based on the symetrical hibrid multilevel described at (RUIZ-CABALLERO et al., 2010b), using already known modulation technics and also a new proposed one. These topologies and modulation technics were compared and the best ones were chosen to be prototyped, where was obtained the experimental results. This prototype uses hardware description language (VHDL)for the modulators in a programable device (FPGA).

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica / Made available in DSpace on 2013-07-16T00:55:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 258451.pdf: 2160178 bytes, checksum: 6234247332e21654b261a9d17732d6a5 (MD5) / Este trabalho tem por objetivo o estudo, projeto e desenvolvimento de um transformador de alta freqüência para uma fonte de soldagem com isolamento em alta freqüência para os processos de soldagem TIG e Eletrodo Revestido desenvolvida pelo Laboratório de Soldagem (Labsolda) da Universidade Federal de Santa Catarina. Este trabalho estabelece uma metodologia de projeto do transformador de alta-freqüência levando-se em conta as características específicas do processo de soldagem. Em seguida, é realizado a montagem de protótipos com diversas formas de bobinagem, dos quais são realizados testes práticos do seu funcionamento, analisando o comportamento elétrico e a temperatura de operação. Também é objetivo deste trabalho o estudo de diferentes topologias do conversor para a obtenção de corrente de saída alternada, possibilitando a inclusão de outros processos na fonte de soldagem. São apresentadas algumas topologias possíveis de serem implementadas na fonte, acompanhadas das etapas de operação e da análise das técnicas de comutação e dos esforços nos interruptores. O funcionamento de cada proposta é comprovado através da simulação do circuito e da montagem prática de duas estruturas propostas.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Florianópolis, 1989. / Made available in DSpace on 2013-12-05T20:02:27Z (GMT). No. of bitstreams: 1 83274.pdf: 11127020 bytes, checksum: def12c3fb28e7213f0d426cf9a999ffe (MD5) Previous issue date: 1989 / Este trabalho consiste do estudo e realização de um inversor monofásico de tensão e de um sistema de comando para os interruptores com modulação por largura de pulso PWM otimizada à três níveis. A tensão de saída do inversor deve ser constante, independentemente das variações da carga e da tensão de alimentação. A regulação é feita através da escolha apropriada de padrões armazenados em memória EPROM, previamente calculados de modo a otimizar o espectro harmônico da tensão de saída do inversor. Com auxílio de um circuito lógico lê-se os padrões, estabelecendo-se tempos mortos entre as comutações dos interruptores. Cabe ao circuito de regulação e controle a escolha do padrão adequado, através do erro instantâneo resultantes da comparação da tensão na carga com uma tensão senoidal de referência. Apresentam-se estudos dos circuitos de comando isolados dos interruptores, e do filtro necessário para eliminar os harmônicos resultantes na saída do inversor. Realizou-se um protótipo de 300 VA e apresentam-se os principais resultados experimentais.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Automação e Sistemas, Florianópolis, 2016. / Made available in DSpace on 2016-09-20T04:16:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 341246.pdf: 1588832 bytes, checksum: 05e70d5bb1b8d0ab56dc03064746981f (MD5) Previous issue date: 2016 / A operação de inversores em paralelo tem se tornado cada vez mais atrativa, já que permite, por exemplo, a formação de micro redes de energia elétrica através de fontes de energia renováveis. No entanto, esse tipo de operação é bastante sensível e exige controladores que garantam o adequado funcionamento do sistema. Diversas técnicas são propostas na literatura, entre elas, as baseadas no droop control. A grande maioria desses trabalhos utiliza modelos de pequenos sinais para análise de estabilidade e projeto do controlador. No entanto, esses modelos possuem limitações. Assim, nos últimos anos começaram a surgir modelos mais precisos, permitindo um estudo mais detalhado de sistemas cujos controladores são baseados no droop control. Uma das técnicas utilizadas são os fasores dinâmicos, que permite a descrição do sistema da perspectiva de grandes sinais. Dessa forma, um modelo baseado em fasores dinâmicos é proposto nesse trabalho, incluindo as principais dinâmicas do sistema. A partir desse modelo, também se projeta um controlador multivariável através de desigualdades matriciais lineares (LMIs), garantindo estabilidade e desempenho do sistema, considerando as incertezas paramétricas no modelo. Simulações emulam um cenário realista, onde os controladores propostos são digitalizados e implementados em dois inversores, os quais estão conectados em paralelo e alimentam uma carga variável. Os resultados de simulação demonstram a precisão do modelo e a eficiência do controlador proposto.<br> / Abstract: The parallel operation of voltage source inverters has become increasingly attractive, as it allows, for instance, microgrids formation through renewable energy sources. Nonetheless, the parallelism of inverters is a quite sensible operation and requires controllers capable of making the system works correctly. Several techniques are found in the specialized literature, among them, the droop control-based ones. Most of these works consider small-signal models to assess stability analysis and control design. However, these models have limitations. Thus, during the last years, more accurate models have been presented, allowing a more detailed study of droop controlled systems. Dynamic phasors are a powerful tool that permits the description of the system behavior from a large-signal perspective. Hence, a dynamic phasor model is proposed in this work, including the system most relevant dynamics. From this model, a controller design methodology based on linear matrix inequality (LMI) constraints is also proposed, and ensures the system stability and performance, taking parametric uncertainties into account. Simulations emulate a realistic scenario, where the controllers are discretized and implemented into two parallel-connected inverters, feeding a variable load. The simulation results show the model accuracy and the controller effectiveness.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. / Made available in DSpace on 2012-10-15T23:17:11Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2016-01-08T15:09:09Z : No. of bitstreams: 1 262723.pdf: 3938598 bytes, checksum: 969aa71485391cfc96aca9eaf76bb705 (MD5)

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina. Centro Tecnologico / Made available in DSpace on 2012-10-16T01:47:29Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2016-01-08T15:57:03Z : No. of bitstreams: 1 82339.pdf: 4217326 bytes, checksum: dfb60f6ba9072775702d2a61f7867e49 (MD5) / Um estudo das características físicas e operacionais do GTO é realizado, dando-se ênfase aos aspectos mais ligados com as aplicações do dispositivo. São estudados os sistemas usados para comandar o compromisso, assim como as condições de operação confiáveis. No caso de operar o dispositivo sob condições críticas, as diferentes formas de protegê-lo são estudadas. Uma análise das perdas nos estados de bloqueio, disparo e condução é realizada. É desenvolvido um circuito de comando por tensão e um protótipo é construído e testado. Um protótipo de inversor de tensão trifásico de seis pulsos com freqüência variável a GTO é desenvolvido e construído. Este protótipo é testado, alimentando um motor de indução, e os resultados experimentais são apresentados.