Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnologico / Made available in DSpace on 2012-10-17T09:52:53Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2016-01-09T01:09:58Z : No. of bitstreams: 1 149234.pdf: 8791361 bytes, checksum: 84627fa08fc889ff03209ca982b0f619 (MD5) / Este trabalho apresenta o estudo e a implementação de um inversor CC-CA com enfoque na topologia de um inversor de corrente. O método de controle é baseado em Sistemas a Estruturas Variáveis, caracterizando o Controle por Modo Deslizante (SMC). Este método de controle apresenta as vantagens de redução de ordem, de procedimento de projeto, rejeição à perturbações, variações de parâmetros e facilidade de implementação. A estrutura que será implementada é a de um inversor monofásico de corrente em ponte completa que possui estruturas variáveis com mesmas característica s para a comutação dos interruptores. Com a técnica de controle utilizada, tem-se uma resposta a transitórios com uma dinâmica muito rápida, limitada apenas pela freqüência de comutação utilizada para os interruptores. É apresentada uma análise teórica do inversor e também resultados experimentais, onde os conceitos apresentados são testados por simulação e experimentalmente em um protótipo de 1000 VA, construido baseado na metodologia aqui apresentada. Os resultados de funcionamento para cargas lineares são apresentados. Abstract : This work presents the study and development of a DC-AC inverter focusing a current inverter topology. The control method is based on Variables Structure Systems, which characterizes the Sliding Mode Control (SMC). This control method presents the advantages of order reduction, design, rejection to disturbances, parameters variations and ease implementation. The structure to be implemented is a full-bridge, single-phase current inverter which have variable structures with identical commutation characteristics at the switches. With the control method used, the transitories response has a very fast dynamic, limited oniy by the switching frequency. A theoretical analysis and experimental results of the inverter are presented, where the concepts are tested by simulation and experimentally in a prototype of 1000 VA, which was built based on the presented methodology. The operation results for linear loads are presented.

Actualmente, los microinversores están expuesto a grandes variaciones debido a su conexión con la red eléctrica y diversas cargas que reducen la calidad de la energía. Estas ondulaciones son mitigadas empleando capacitores electrolíticos de gran volumen para regular la variación de tensión en el DC-Link (DCL) del microinversor. Por desgracia, este tipo de capacitores limitan el tiempo de vida útil de estos sistemas. Para eliminar la necesidad de uso de estos capacitores es necesario disminuir su volumen, por lo que se requiere el uso de filtros activos controlados para compensar las variaciones de potencia, lo cual implica más hardware, o implementar un controlador que sea capaz de controlar una fuente ondulación en el capacitor DC-Link. Se propone un nuevo controlador para un microinversor bidireccional monofásico de dos etapas que permite el uso de capacitores fílmicos y opera como compensador de armónicos, reduciendo la distorsión armónica total (THD) y pudiendo trabajar como corrector de factor de potencia (PFC) para cargas no lineales, mejorando la calidad de la energía en sistemas tipo smart-grid. La primera etapa consiste en un conversor triple puente activo (TAB) DC/DC que conecta dos arreglos de baterías a diferentes condiciones de tensión y corriente y al capacitor fílmico DCL. La segunda etapa es un inversor de fuente de tensión (VSI) que conecta al DCL y a la red eléctrica con una carga no lineal. Los resultados son validados en simulación demostrando su eficacia para eliminar el THD y, en caso se desee, su funcionamiento como PFC sin el uso de capacitores electrolíticos. / Tesis

El objetivo de esta tesis es diseñar un inversor multinivel en cascada monofásico que genere a partir de un arreglo de baterías una tensión alterna de quince niveles pico a pico, cuyas magnitudes de las tensiones armónicas correspondientes a la tercera, quinta, séptima, novena, undécima, décimo tercera y décimo quinta armónica se vean reducidas y se mantenga por debajo de las tolerancias establecidas en la Norma Técnica de Calidad de los Servicios Eléctricos Peruana. / Tesis

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina. Centro Tecnologico / Made available in DSpace on 2012-10-16T02:12:13Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2016-01-08T16:22:57Z : No. of bitstreams: 1 83273.pdf: 7552952 bytes, checksum: 5ccc5dc9e740bcb7940f52319e4932bb (MD5) / Este trabalho tem pôr objetivo o estudo dos fenômenos e implicações do uso de modulação por largura de pulso em inversores de tensão a GTOs. O conversor escolhido para este estudo é um inversor trifásico de tensão. São analisados diferentes tipos de modulação por larguras de pulso e escolhido o que melhor se adapta ao GTO. É desenvolvido um comando isolado para o GTO que permite a reprodução, com poucas distorções, dos instantes de comutação previamente gravados em memória. Um circuito de ajuda a comutação adequado ao uso do GTO com modulação PWM é estudado e implementado. São apresentados resultados experimentais obtidos em um inversor trifásico a GTO com modulação PWM otimizada controlado por microprocessador.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnologico / Made available in DSpace on 2012-10-16T07:13:50Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2016-01-08T19:01:56Z : No. of bitstreams: 1 99951.pdf: 3612603 bytes, checksum: 5b7b834085dc6c955bb95583224c8e57 (MD5)

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. / Made available in DSpace on 2012-10-16T07:38:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 189365.pdf: 529404 bytes, checksum: 71aad71b789f53589bab955bd495f3df (MD5) / O presente trabalho aborda o desenvolvimento e a implementação de um inversor de tensão com controle digital através da técnica Deadbeat. São apresentados todos os passos necessário para compreensão do desenvolvimento: princípio de funcionamento, cálculo dos parâmetros de controle e simulações, projeto de hardware, software de controle e resultados experimentais. No princípio de funcionamento, são mostradas as deduções da equação de controle Deadbeat. Como o método original não permite a execução do controle para freqüências mais elevadas, também é deduzido um controle através do uso de um previsor. Os parâmetros de controle são calculados para os dois métodos apresentados no princípio de funcionamento, sendo ambos para geração de 220V eficazes com 300W de potência de saída a partir de uma fonte contínua de 400V. São realizadas simulações para os dois métodos, o que permitem prever o funcionamento do controle e também os valores das correntes e tensões nos componentes de potência. Com base no dados resultantes das simulações é projetado um inversor de tensão. É apresentada tanto a parte de potência, onde são usados transistores mosfet, quanto a parte de controle, que envolve aquisição e atuação e que é realizada com o uso de um Processador Numérico de Sinais (DSP). Como o algoritmo de controle é numérico, também é descrito o software de controle desenvolvido, com fluxogramas e listagem do código. Ao final, são mostradas as formas de onda obtidas no protótipo experimental, sendo os resultados analisados e comparados com as simulações.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. / Made available in DSpace on 2012-10-16T07:58:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 220916.pdf: 529404 bytes, checksum: 71aad71b789f53589bab955bd495f3df (MD5) / O presente trabalho aborda o desenvolvimento e a implementação de um inversor de tensão com controle digital através da técnica Deadbeat. São apresentados todos os passos necessário para compreensão do desenvolvimento: princípio de funcionamento, cálculo dos parâmetros de controle e simulações, projeto de hardware, software de controle e resultados experimentais. No princípio de funcionamento, são mostradas as deduções da equação de controle Deadbeat. Como o método original não permite a execução do controle para freqüências mais elevadas, também é deduzido um controle através do uso de um previsor. Os parâmetros de controle são calculados para os dois métodos apresentados no princípio de funcionamento, sendo ambos para geração de 220V eficazes com 300W de potência de saída a partir de uma fonte contínua de 400V. São realizadas simulações para os dois métodos, o que permitem prever o funcionamento do controle e também os valores das correntes e tensões nos componentes de potência. Com base no dados resultantes das simulações é projetado um inversor de tensão. É apresentada tanto a parte de potência, onde são usados transistores mosfet, quanto a parte de controle, que envolve aquisição e atuação e que é realizada com o uso de um Processador Numérico de Sinais (DSP). Como o algoritmo de controle é numérico, também é descrito o software de controle desenvolvido, com fluxogramas e listagem do código. Ao final, são mostradas as formas de onda obtidas no protótipo experimental, sendo os resultados analisados e comparados com as simulações.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. / Made available in DSpace on 2012-10-17T05:11:34Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2016-01-08T23:47:23Z : No. of bitstreams: 1 262713.pdf: 5373844 bytes, checksum: a249dd10d0242685c395874b9c696d96 (MD5)

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis. 2010 / Made available in DSpace on 2012-10-25T04:36:59Z (GMT). No. of bitstreams: 1 281188.pdf: 11581280 bytes, checksum: 41bf6b263033b4d80724db1cb9f1faf6 (MD5) / Este documento apresenta um estudo teórico e experimental de uma estratégia de controle para a conexão em paralelo de inversores de tensão (VSI) monofásicos e trifásicos, tendo em vista a aplicação em UPS. Cada inversor que compõe o paralelismo é formado por um conversor CC-CA com filtro LC de saída. O sistema de controle de cada inversor é composto por duas malhas principais. A primeira (controle do paralelismo) utiliza a realimentação da corrente no indutor do filtro de saída para modificar a tensão de entrada deste mesmo filtro e, assim, controlar o fluxo de potência de cada um dos inversores para a carga. Adicionalmente, a segunda malha (controle de tensão) realiza o controle da tensão de saída do filtro LC, que coincide com a tensão de saída dos VSI. Devido ao fato de apenas variáveis internas serem empregadas para realizar o controle de cada inversor, tais conversores tem funcionamento independente uns dos outros. Além disso, a conexão (ou desconexão) dos inversores é feita diretamente em paralelo, sem impedância de conexão, podendo ocorrer em qualquer ponto de operação do sistema. A estratégia de controle empregada garante a divisão adequada da corrente de carga entre os inversores, além de evitar a circulação de corrente entre eles, seja em regime transitório ou permanente. A estratégia de controle foi comprovada experimentalmente no paralelismo de 3 VSI monofásicos de 5 kVA, utilizando controle analógico, e no paralelismo de 2 VSI trifásicos de 5 kVA, empregando controle digital e em base aß0 / This work presents a theoretical and experimental study of a control strategy for a parallel operation of single-phase and three-phase voltage source inverters (VSI), to be applied to UPS. Each inverter that takes part in the parallelism is composed of a CC-AC converter with an output LC filter. The control system of each inverter consists of two main loops. The first (parallelism control) employs the feedback of the inductor current from output filter to modify the input voltage of the same filter and, therefore, to control the power flow of each inverter to the load. Additionally, the second loop (voltage control) is responsible for controlling the output voltage of the LC filter, which coincides with the output voltage of the VSI. Due to the fact that only internal variables are employed to control each inverter, such converters operate independently from each other. Furthermore, the connection (or disconnection) of inverters into parallel arrangement is done directly, without connection impedance, and it can occur at any operation point of the system. The proposed control strategy ensures the proper sharing of the load current and avoids current circulation among the inverters during transient and steady-state. The control strategy was verified experimentally in two versions: the first one demonstrates the parallel operation of three 5 kVA single-phase VSI, using an analog control, and the second one demonstrates the parallel operation of two 5 kVA three-phase VSI, employing digital control in aß0 coordinates.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil, Florianópolis, 2010 / Made available in DSpace on 2012-10-25T08:18:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 282788.pdf: 11318990 bytes, checksum: 91dc56195c3f49876322336934efa206 (MD5) / Este trabalho aborda a interação entre os inversores de sistemas fotovoltaicos conectados à rede elétrica (SFCR) e a qualidade da energia elétrica. Os inversores, ao entregarem energia à rede, injetam uma forma de onda de corrente que teoricamente deveria ser puramente senoidal, mas, dependendo do inversor e do percentual de potência que está sendo processado em relação a sua potência nominal, esta corrente apresenta certo grau de distorção. Por outro lado, a rede pública de baixa tensão deve possuir um grau de qualidade na energia elétrica que permita o funcionamento dos inversores de SFCR. Estes inversores monitoram a rede elétrica de forma a somente fornecer energia se a rede estiver presente e com suas características padrão. Devido à pouca quantidade de SFCR no Brasil, e por grande parte desses sistemas estarem instalados em universidades e centros de pesquisa, poucos problemas com a qualidade de energia são relatados. Nesses ambientes, diferente do ambiente industrial, existe menor tendência da energia elétrica possuir elevado conteúdo harmônico. Entre os projetos de SFCR que o Laboratório de Energia Solar (LABSOLAR) da Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC) desenvolveu e implantou desde 1997, um sistema de 14,69 kWp instalado em 2008 em uma indústria metalúrgica de São Bernardo do Campo - SP, apresentou problemas na conexão do sistema devido à baixa qualidade da energia elétrica da rede. Este fato motivou uma investigação mais profunda sobre a interrelação entre a qualidade da energia elétrica e o desempenho de inversores de SFCR. O baixo grau de exigência quanto às características técnicas em aparelhos eletro-eletrônicos em operação no Brasil contribui para que a qualidade de energia elétrica seja prejudicada. Baixo fator de potência, elevado conteúdo harmônico, elevada interferência eletromagnética (irradiada e/ou conduzida) são fatores que afetam significativamente a qualidade da energia elétrica no Brasil, diferente do que ocorre em países europeus onde normas rigorosas são impostas aos aparelhos eletro-eletrônicos em uso nestas localidades, permitindo um bom desempenho da rede elétrica. Este estudo apresenta a necessidade de se conhecer a qualidade da energia no ponto onde se deseja fazer a conexão de um sistema fotovoltaico, visto que isto passa a ser mais um quesito a ser considerado durante o anteprojeto de um SFCR. Por outro lado, após a implantação de um gerador fotovoltaico, dependendo da magnitude desta instalação, a sua influência sobre os parâmetros de qualidade da energia elétrica da rede pública também deverá ser considerada. O método adotado nessa tese de verificar a qualidade da energia no ponto de conexão, de forma amostral, com o uso de um osciloscópio, mostrouse adequado. Ainda no âmbito dessa tese, foi analisada a capacidade de conexão dos inversores em redes elétricas formadas a partir de geradores a diesel de médio e grande porte, e também de gerador a gasolina de pequeno porte. Os resultados mostraram que a entrada em operação dos inversores de SFCR eleva a tensão e quase sempre provoca leve redução no conteúdo harmônico da tensão, levando a uma leve melhoria na qualidade da energia na grande maioria das medições realizadas. Observou-se nos ensaios realizados uma melhora na qualidade de energia no ponto de conexão dos sistemas fotovoltaicos. Verificaram-se também casos em que a baixa qualidade de energia da rede inviabilizou o funcionamento dos SFCR ou prejudicou seu desempenho, requerendo outras ações para viabilizar o funcionamento do SFCR. Buscar identificar fatores que possam vir a afetar o desempenho de SFCR no Brasil, bem como antecipar-se a esses fatores propondo soluções tecnológicas que permitam a conexão, é uma forma de contribuir para que o Brasil possa ingressar nesta forma de geração de energia com maiores perspectivas de sucesso. / This work discusses the interaction between the inverters of grid connected PV systems and the resulting power quality. When inverters deliver energy to the grid, they inject a waveform which theoretically should be purely sinusoidal, but depending on the inverter and the percentage of power being processed in relation to its rated output, this current presents certain degree of distortion. On the other hand, the low voltage network must possess a degree of power quality to allow the operation of inverters. These inverters monitor the network so that they only provide energy if the grid is present and with its default characteristics. Because of the low quantity of grid connected PV systems operating in Brazil, and because a large fraction of these systems are installed at universities and research centers, few problems related to power quality are reported. In these environments, different from the industrial environment, there is less tendency of the electrical energy to present high harmonic content. Among the grid connected PV systems projects that LABSOLAR at University Federal of Santa Catarina (UFSC) developed and deployed since 1997, a system of 14.69 kWp installed in 2008 in a metallurgical industry in São Bernardo do Campo - SP, presented connection problems due to low power quality of the grid at the interconnection point. This fact led to an investigation of the interrelation between power quality and the inverters performance of the grid connected PV systems. The low level of technical characteristics requirement for electronic devices in operation in Brazil contributes to a low power quality. Low power factor, high harmonic content, high radiated electromagnetic interference (irradiated and/or conducted) are factors that affect significantly the power quality in Brazil, unlike in European countries where strict standards are imposed to equipments used in these localities, allowing a good network performance. This study presents the need to know the power quality at the point where the connection of a PV system will be done, since this is one more aspect to be considered during the provisional draft of a grid connected PV system. On the other hand, after the connection of the PV generator, depending on the size of the installation, its influence on the power quality should also be considered. The method adopted in this thesis, to verify the power quality at the point of connection, using samples and an oscilloscope, was adequate. The connection capacity of the inverters in electrical grids formed from medium and large diesel generators, and also small gasoline generator was analyzed. The results showed that the operation of inverters SFCR elevates the tension and almost always causes a slight reduction in the harmonic content of voltage, leading to a slight improvement in power quality in the vast majority of measurements taken.It was observed that the power quality at the PV system connection point improved when compared with the original parameters before the PV system was introduced. However, there were situations where the low power quality of the local network either resulted in a reduced PV system performance, or altogether made impossible the operation of the grid connected PV system. To identify factors that may affect the performance of grid connected PV systems in Brazil, as well as to anticipate these factors and proposing technology solutions that allow the connection, is a way to contribute to the integration of this distributed, clean and renewable power generation source with greater prospects of success.