Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Este trabalho apresenta o projeto e análise de uma estratégia de controle para inversores monofásicos conectados a rede de distribuição de energia elétrica. A estratégia é projetada com o objetivo de atender os limites harmônicos do padrão IEEE 1547.2-2008 e ao mesmo tempo suportar uma faixa de variação dos parâmetros da rede elétrica, como frequência, resistência e indutância. Neste sentido, a estratégia envolve um conjunto de técnicas como: um sincronizador de fase e frequência; controladores de corrente e potência, com rejeição de harmônicos; amortecimento ativo; estimador de corrente; filtro digitais; entre outras. Para essa estratégia de controle, foi escolhido o controlador proporcional ressonante (PR) e um sincronizador de fase e frequência de segunda ordem (MSOGI-FLL) com capacidade de suportar variações usuais de frequência. Ainda, um filtro de conexão passivo do tipo LCL-LC e um algoritmo de rejeição o de harmônicos (HC) são utilizados para atender os limites de conteúdo harmônico. Para aumentar a margem de estabilidade do sistema é utilizado uma técnica de amortecimento ativo. Para implementação dessa técnica de amortecimento ativo é proposto um novo estimador da corrente do capacitor do filtro de conexão de fácil implementação e que suporta variações da impedância da rede elétrica, entre redes fracas e redes fortes. Esse trabalho também contribui com o projeto dos ganhos do controlador PR com amortecimento ativo apresentado a estabilidade em uma ampla de faixa de parâmetros da rede elétrica, o que pode caracterizar desde uma rede fraca até uma rede forte. Para validação experimental da estratégia proposta foi construído um protótipo de um inversor monofásico de 1 kW, com características similares de produtos comerciais, como custo e dimensões reduzidas. O funcionamento da estratégia de controle proposta e do conversor de potência foi verificado por meio de resultados experimentais. Os vários resultados apresentados no trabalho corroboram o bom desempenho do sistema projetado e analisado em simulações computacionais. A distorção harmônica total (DHT) da forma de onda de corrente ´e inferior a 2,3% em todos os casos analisados, atendendo o padrão IEEE 1547.2-2008. / This work presents the design and analysis of a control strategy for single-phase inverters connected to the electric power distribution network. The strategy is designed to comply with the harmonic limits of the IEEE 1547.2-2008 standard and at the same time support a range of grid parameters variation such as frequency, resistance and inductance. In this sense, the strategy involves a set of techniques such as: a phase and frequency syn- chronizer; current and power controllers with harmonic compensation; active damping; current estimator; digital filter; among others. For this control strategy, a resonant pro- portional controller (PR) and a second-order phase-frequency synchronizer (MSOGI-FLL) with the capacity to withstand usual frequency variations were chosen. Furthermore, a LCL-LC passive connection filter and a harmonic compensation algorithm (HC) are used to comply with the harmonic limits. To increase the stability of the system an active damping technique is used. To implement this active damping technique, it is proposed a new estimator of the filter capacitor current with an easy implementation and support for electrical grid impedance variations between weak grids and strong grids. This work contributes to the PR controller with active damping gains design seeking stability in a wide range of parameters of the electrical grid that characterizes from a weak grid to a strong grid. For experimental validation of the proposed strategy a prototype of a 1 kW single-phase inverter was built, with characteristics of commercial products, such as cost and dimensions restrictions. The operation of the power converter and the proposed control strategy was verified through experimental results. The various results presented in the paper corroborate the good performance of the system analyzed in computational simulations. The total harmonic distortion (DHT) of the current waveform is lower than % in all analyzed cases, meeting the IEEE 1547.2-2008 standard.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / This work presents a contribution to the study of AC Power Sources, where a prototype s development is presented. The stages that compose the system, including converter topology, filter, instrumentation and controller, are presented. The developed prototype is a three-phase four-wire source, which uses a four-leg voltage source inverter. This topology increases the flexibility for unbalanced waveforms generation or unbalanced load conditions, also simplifying the control problem of the process. This work first looks for justifying the use and the study of AC Power Sources, in this sense, some examples of tests and norms, whose tests demand its use, are given. The applications are in general related to electrical and electronic equipments and for driving electromechanical plants such as shakers. In this sense, AC Power Sources are equipment that can be used both in industry applications and didactic or research laboratories. In practically all applications, it is shown that good performance in waveforms generation is necessary. This performance is related to the ability for waveforms generation with low harmonic distortion even in conditions of variable frequency or amplitude and with nonlinear loads behavior. In this way, the use of an adequate converter topology is not enough, are too necessary controllers to guarantee performance for the system, even in adverse load conditions or in presence of unmodeled dynamics. The unmodeled dynamics are derived from some stages that compose the system, but they are generally related to the uncertainties on the model of the plant and load. Then, this work not only describes the implemented prototype and topological relative questions but also applies a Robust Model Reference Adaptive Control (RMRAC) for the plant control. This technique improves the robustness in the closed loop system even under presence of unmodeled dynamics and disturbances. The controller makes use of a Gradient type algorithm for parametric adaptation with four adapted parameters, which leads to a new error equation that is used for the controller s implementation / Este trabalho apresenta uma contribuição ao estudo de Fontes de Potência CA onde é apresentado o desenvolvimento de um protótipo. Os diversos estágios que compõem o sistema, desde a topologia do conversor, do filtro, da instrumentação e do controlador são apresentados e analisados. O protótipo desenvolvido é uma fonte trifásica a quatro fios, que utiliza um inversor de tensão de quatro braços. Esta topologia permite uma maior flexibilidade na geração de formas de onda desbalanceadas ou em condições de cargas desequilibradas, simplificando também o problema de controle do sistema. Este trabalho procura primeiramente justificar a utilização e o estudo de Fontes de Potência CA, neste sentido são dados alguns exemplos de ensaios e normas, cujos testes demandam a sua utilização. As aplicações são em geral relacionadas a equipamentos eletroeletrônicos e acionamento de outras plantas como vibradores eletromecânicos. Deste modo, as Fontes de Potência CA são equipamentos que podem ser utilizados tanto na indústria quanto em laboratórios didáticos e de pesquisa. Em praticamente todas as aplicações, é mostrado que um bom desempenho na geração de formas de onda é necessário. Este desempenho está relacionado à capacidade de geração de formas de onda com baixa distorção harmônica, não raro, em condições de freqüência e amplitude variáveis e com cargas de comportamento não-linear. Deste modo, a seleção de uma topologia de conversor adequado não basta, são também necessários controladores que garantam um bom desempenho do sistema, mesmo em condições adversas de carga e em presença de dinâmicas não-modeladas. As dinâmicas não-modeladas são oriundas das várias etapas que compõem o sistema, mas geralmente são relacionadas às incertezas sobre o modelo da planta e da carga. Neste sentido, este trabalho descreve não apenas o protótipo implementado e questões topológicas relativas a ele, mas também aplica um Controle Robusto por Modelo de Referência ou RMRAC (Robust Model Reference Adaptive Control) para o controle da planta. Esta técnica garante robustez do sistema em malha fechada mesmo na presença de dinâmicas não modeladas e distúrbios. O controlador utilizado faz uso de um algoritmo de adaptação paramétrica do tipo Gradiente, no qual quatro parâmetros são adaptados. Este fato leva a uma nova equação do erro, que é utilizada para a implementação do controlador.

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / This dissertation deals with the design of a robust current control loop applied to voltage source inverters connected to the grid thought LCL-filter used in distributed generation systems. The utilization of the LCL-filter bring the need of damping the characteristic resonance of the filter. Two alternatives are generally considered in the literature. The passive damping, that add a passive element, generally a resistor or a additional passive element in the filter circuit and the active damping, that introduce a specific controller in the inverter current control loop. The active damping present more flexibility in the implementation and do not present energy losses like passive damping, so is the preferred damping method in high power applications. The main challenge to the damping method is keep the performance and avoid instability and controllers interactions even when impedance variations occur in the grid. In this dissertation, are proposed two control schemes for achieve the active damping of the filter resonance. In the first one, a robust partial state feedback is derived to allocate the poles of the LCL-filter inside the unity ratio circle for a given grid impedance variation. The feedback gains are obtained by a LMI condition that assure robust pole location in a pre-establish region of the unity ratio circle. In the second method, is proposed a predictive state estimator based on the multirate observers theory. This estimator allow feeding back the estimated stated by the measure of only one state variable. Moreover, the predictive action of the observer, eliminate the time delay of the control loop improving the stability margins of the system. Experimental results of a setup of 10kW DSP based are presented. / Esta dissertação de mestrado trata do projeto de uma malha de controle de corrente robusta para inversores alimentados em tensão conectados à rede através de filtro-LCL, utilizados em sistemas de geração distribuída. A utilização do filtro-LCL traz consigo a necessidade do amortecimento adequado da ressonância característica deste filtro. Dois tipos de amortecimento são apresentados na literatura para solucionar este problema. O amortecimento passivo, que consiste na introdução de um resistor ou filtro passivo adicional no circuito e o amortecimento ativo, que é baseado na introdução de um controlador digital específico na malha de controle de corrente do inversor. O amortecimento ativo, por apresentar maior flexibilidade de implementação e não apresentar perdas de energia, é o método preferencialmente utilizado. O principal desafio na utilização do amortecimento ativo é manter um desempenho satisfatório na presença de incertezas na impedância da rede no ponto de conexão. Neste trabalho, são propostas duas técnicas de amortecimento ativo robusto. Na primeira delas, uma retroação parcial de estados robusta é obtida para alocar os pólos da planta numa região contida no círculo unitário para uma dada faixa de variação de impedância da rede. Os ganhos da retroação de estados são obtidos a partir de um sistema de desigualdades matriciais lineares (LMI), que garantem alocação robusta dos pólos do sistema afetado por incertezas paramétricas e por atraso de transporte. No segundo método é proposto um estimador preditivo de estados baseado em observadores por múltiplas amostras, que permite fazer a retroação de estados estimados a partir da medida de apenas um dos estados da planta. Além disso, elimina o atraso de transporte da implementação digital aumentando a robustez do sistema. Resultados experimentais de um inversor de 11 kW controlado por um DSP de ponto fixo, conectado à rede com um filtro-LCL são apresentados para validar as analises desenvolvidas e demonstrar o bom desempenho dos controladores propostos.

Made available in DSpace on 2016-12-12T17:38:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Lucas Lapolli Brighenti.pdf: 3144485 bytes, checksum: ef4bec6685acef1329cfcdfd36c9e40e (MD5) Previous issue date: 2014-12-08 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The goal of this work is to present an alternative solution for processing the energy obtained in the photovoltaic cogeneration. The standards associate with the connection of inverters with the distribution grid for this application allow the use of non-isolated systems, such as line commutated inverters, associated to an autotransformer with differential connections forming a non-isolated multipulse converter. Therefore the energy delivered to the grid have low current harmonic distortion, besides a system high efficient, extremely robust, able to process great quantity of power at a lower cost than the high frequency commutated converters. It is possible to control the average voltage in connection with photovoltaic panels through the firing angle of the SCRs. This way, it is possible to do the maximum power point tracking without any additional converter for this purpose. The objective of this converter is to use in isolated and desert locations to large sized installation without frequent maintenance. The elements of the converter are already naturally robust and consolidated technologies, assuring a high reliability to the system and reduced costs. The results of a reduced scale prototype with maximum power of 2.3 kVA are presented. One of the main characteristics is the high efficiency even at low power. One of the main factors of this high efficiency and low cost is the use of the autotransformer, that processes only 22% of the total power provided by the photovoltaic panels. / Este trabalho tem o objetivo de apresentar uma solução alternativa para o processamento da energia obtida na cogeração fotovoltaica. As normas referentes à conexão de inversores para esta aplicação com a rede de distribuição permitem o uso de sistemas não isolados, sendo assim, é resgatado o uso de inversores não autônomos, associando-os a um autotransformador com conexões diferenciais formando assim um conversor multipulsos não isolado. Desta forma, a energia entregue à rede possui baixa distorção harmônica na corrente, além de ser um sistema com alta eficiência, extremamente robusto e capaz de processar grande quantidade de potência a um custo inferior aos conversores comutados em alta frequência. É possível controlar a tensão média em que os painéis fotovoltaicos são conectados através do ângulo de disparo dos tiristores, desta forma é possível fazer o rastreamento do ponto de máxima potência sem a necessidade de um conversor dedicado a isto. O objetivo deste conversor é usá-lo em locais ermos e desérticos para fazer uma instalação de grande porte sem a necessidade de manutenção frequente. Os elementos que compõe o conversor já são naturalmente robustos e de tecnologias bem consolidadas, garantindo uma alta confiabilidade ao sistema e custo reduzido. São apresentados os resultados de um protótipo em escala reduzida com potência máxima de 2,3 kVA, sendo que uma das características principais deste conversor é a alta eficiência mesmo para baixas potências. Um dos fatores primordiais para obter esta alta eficiência e baixo custo é a utilização do autotransformador que processa apenas 22% da potência total fornecida pelos painéis.

Made available in DSpace on 2016-12-12T17:38:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Jonathan Domini Sperb.pdf: 5918080 bytes, checksum: ca2651157f2d17c4c98cd0a08aeee98c (MD5) Previous issue date: 2007-08-03 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / This work deals with the design and implementation of the digital instantaneous averaged values control for output voltages of the three-phase inverter with Underland s snubber, using the Buck-Boost converter for regeneration of the snubber s energy. The qualitative and quantitative analysis of the inverter power structure, snubber and auxiliary converter, as well as the project for a set of presented specifications is presented. All needed block models for the design of the control are shown, as well as the project methodology of frequency response control. Results of simulation complement the work and prove the presented methodology. For experimental validation, it s developed a three-phase inverter with snubber and auxiliary converter, with output power of 4.5kVA, switching frequency of 50kHz, and with capacity to operate with full power for output voltage from 127V up to 220V. Experimental results of the power circuits and control performance complement the study. / Este estudo trata do projeto e implementação do controle digital por valores médios instantâneos das tensões de saída do inversor trifásico com Snubber de Undeland, utilizando conversor auxiliar Buck-Boost para regeneração da energia processada pelo snubber. São apresentados os estudos qualitativo e quantitativo das estruturas do inversor, snubber e conversor auxiliar, bem como o projeto final para um conjunto de especificações apresentadas. Para a realização do controle são mostrados os modelos matemáticos de todos os blocos necessários para o projeto do controlador, assim como é apresentada uma metodologia de projeto de controle baseado na resposta em freqüência. Resultados de simulação complementam o estudo e comprovam a metodologia apresentada. Para validação experimental, é desenvolvido um protótipo do inversor com snubber e conversor auxiliar, com potência de saída de 4,5kVA, freqüência de operação de 50kHz, e com capacidade de operar com potência nominal para a faixa de tensão de saída de 127V a 220V. Resultados experimentais dos circuitos de potência e controle complementam a validação deste estudo.

Capes; Fundação Araucária / Este trabalho apresenta análises matemáticas, simulações e construção de protótipos referentes a um inversor fotovoltaico monofásico de dois estágios aplicado no processamento eletrônico da energia solar. Por se tratar de um inversor de dois estágios, este é composto por um conversor CC-CC e um CC-CA. Para o conversor CC-CC, destacam-se o isolamento galvânico em alta frequência e a comutação suave do tipo ZCS obtida na saturação e no bloqueio de todos os transistores da estrutura. Para o conversor CC-CA, destacam-se o grampeamento natural de tensão em todos os transistores em um valor correspondente à metade da tensão do barramento de entrada, as reduzidas derivadas de tensão durante as comutações e a tensão pulsada de três níveis obtida na sua saída. São as características típicas do inversor multinível NPC, proposto aqui, pela primeira vez, na composição de um inversor de dois estágios. O uso do inversor NPC geralmente implica em cuidados com a simetria das tensões provenientes dos capacitores do barramento CC de entrada, podendo envolver técnicas de modulação ou controle para esse fim. Nesta proposta, a simetria das tensões do barramento capacitivo do NPC é imposta pelo conversor CC-CC, operando em malha aberta. Todo o controle do inversor de dois estágios fica concentrado no estágio CC-CA. Este estágio regula a tensão do barramento CC e injeta corrente senoidal na rede elétrica comercial com fator de potência unitário. Especificações da estrutura: potência de saída 2kW; tensão de entrada do arranjo fotovoltaico 400V; tensão eficaz da rede elétrica 127V; frequência de chaveamento 20kHz. / This work presents mathematical analyzes, simulations and construction of prototypes for a single-phase dual-stage photovoltaic inverter applied to the electronic processing of solar energy. Because it is a two-stage inverter, it consists of a DC-DC converter and a DC-AC converter. For the DC-DC converter, highlight the high-frequency galvanic isolation and the soft switching of the ZCS type obtained in the saturation and in the blocking of all the transistors of the structure. For the DC-AC converter, highlight the natural voltage clamping on all transistors corresponds to one half of the input bus voltage, the reduced voltage derivatives during switching and the three-level pulsed voltage obtained at its output. These are typical characteristics of the NPC multilevel inverter, proposed in this work for the first time in the composition of a dual-stage inverter. The use of the NPC inverter usually involves taking care of the symmetry of the voltages coming from the input DC bus capacitors, may involve modulation techniques or control for this purpose. In this proposal, the DC-DC converter, operating in open loop, imposes the symmetry of capacitor bus voltage of the NPC. All control of the two-stage inverter is concentrated in the DC-AC stage. This stage regulates the DC bus voltage and injects sinusoidal current into the commercial grid with unit power factor. Structure specifications: 2kW output power; PV array input voltage 400V; 127V rms AC output voltage; 20kHz switching frequency.

CAPES; CNPq; Fundação Araucária / A operação de unidades de geração distribuída (UGDs) é um assunto relativamente novo no cenário energético brasileiro. A conexão destas unidades à rede, bem como sua desconexão vêm sendo abordadas em pesquisas recentes em todo o mundo. É necessário que a energia elétrica entregue à rede e à carga tenha certos níveis de qualidade para que o consumidor seja devidamente atendido até mesmo em situações de contingência. Outro cuidado necessário é com relação aos sistemas de controle envolvidos, para que operem sem degradar a qualidade de energia. Neste sentido, este trabalho propõe a análise da estabilidade e da qualidade de energia no ponto de conexão de uma unidade de geração distribuída à rede e a carga ou apenas à carga, sendo ambas situações através de filtro LCL (indutivo-capacitivo-indutivo). Este tipo de filtro possui uma impedância caracterizada por um pico de ressonância próximo a sua frequência de corte. É necessário que este pico seja amortecido para que o sistema não seja levado à instabilidade. Nesta dissertação são propostos alguns casos para análise. Estes casos se diferem pela variável controlada, pela forma de operação do sistema e pela técnica não amortecimento utilizada. No caso do inversor conectado à rede e à carga, são analisados os casos em que a corrente do primeiro ou do segundo indutor de filtro é a variável controlada. Já para o caso em que o inversor está apenas alimentando a carga local, a variável controlada é a tensão no capacitor do filtro LCL. Todos estes casos são avaliados operando sem amortecimento nenhum da ressonância, com amortecimento passivo ou com amortecimento ativo. Além disso, para estes cenários há ainda a variação nos parâmetros da carga RL(resistiva-indutiva) a fim de verificar qual é a influência da variação da carga na estabilidade do sistema e na qualidade de energia no ponto de conexão. As análises de estabilidade são realizadas através de diagramas de Bode e mapas de polos e zeros do sistema. A análise da qualidade da energia realiza-se por meio de resultados experimentais obtidos em uma bancada experimental. Verifica-se através dos resultados que em termos de qualidade de energia não existem alterações significativas controlando-se diferentes variáveis no modo conectado. Além disso, constata-se também que outros fatores, além da variável controlada, do tipo de técnica utilizada para amortecimento e da frequência crítica influenciam na instabilidade ou não do sistema devido à ressonância. Através das análises, observa-se também que um controlador PI (proporcional-integral) bem ajustado pode oferecer robustez ao sistema frente às variações de parâmetros da carga e consequentes variações nas variáveis controladas. Nota-se também que para o caso ilhado, as DHTi e DHTv (Distorções Harmônicas Totais de Corrente e de Tensão) são baixas, fornecendo energia com boa qualidade para a carga local alimentada pelo sistema. / The operation of distributed generation units (DGUs) is a relatively recent issue in the Brazilian energetic scenario. The connection of these units to the grid, as their disconnection are being approached in recent researches worldwide. It is necessary that the electrial power delivered to the grid and to the power has some levels of quality so the consumer may be well attended even in contingence situations. Another necessary caution is related to the control systems involved, so they operate without degrade the power quality. At this point, this work proposes the stability and power quality analysis in the point connection of a distributed generation unit to the grid and to the load or just to the load, both situations through LCL (inductive-capacitive-inductive) filter. This kind of filter has an impedance that is characterized by resonance peak near to its cut-off frequency. It is necessary to damp this peak in order that the sytem is not lead to instability. In this Master Thesis, some cases are proposed to be analyzed. These cases differ one from another because of the controlled variable, by the kind of operation of the system and by the damping technique that is used. In the case of the grid and load-tied inverter, the analyzed cases are those in which the first or second filter inductor current is the controlled variable. For the case in which the inverter is just feeding the local load, the controlled variable is the LCL filter capacitor voltage. All of these cases are evaluated by operating with none resonace damping, passive damping or active damping. Beyond this, for these scenarios, there is the parameters variation of the RL (resistive-inductive) load in order to check which is the influence of the load variations in the system stability and in the power quality at the connection point. The stability analysis are performed through Bode diagrams and pole-zero maps of the system. The power quality analysis is carried out by means of experimental results obtained in an experimental bench. It is verified through the results that in terms of power quality, there is not significantly changes by controlling different variables in the grid-tied mode. Furthermore, other factors, beyond the controlled variable, the kind of damping technique and the criticak frequency influence in the instability of the system due to the resonance. Through the analysis, it is oberserved that a well-adjusted PI (proporcional-integral) controller may offer robustness to the system under load parameter variations and consquent controlled variable variations. It is also noted that for the stand-alone case, the THDi and the THDv (Total Harmonic Distortions of Current and Voltage) are low, providing good power to the local load fed by the system.

Capes; Fundação Araucária / Este trabalho apresenta análises matemáticas, simulações e construção de protótipos referentes a um inversor fotovoltaico monofásico de dois estágios aplicado no processamento eletrônico da energia solar. Por se tratar de um inversor de dois estágios, este é composto por um conversor CC-CC e um CC-CA. Para o conversor CC-CC, destacam-se o isolamento galvânico em alta frequência e a comutação suave do tipo ZCS obtida na saturação e no bloqueio de todos os transistores da estrutura. Para o conversor CC-CA, destacam-se o grampeamento natural de tensão em todos os transistores em um valor correspondente à metade da tensão do barramento de entrada, as reduzidas derivadas de tensão durante as comutações e a tensão pulsada de três níveis obtida na sua saída. São as características típicas do inversor multinível NPC, proposto aqui, pela primeira vez, na composição de um inversor de dois estágios. O uso do inversor NPC geralmente implica em cuidados com a simetria das tensões provenientes dos capacitores do barramento CC de entrada, podendo envolver técnicas de modulação ou controle para esse fim. Nesta proposta, a simetria das tensões do barramento capacitivo do NPC é imposta pelo conversor CC-CC, operando em malha aberta. Todo o controle do inversor de dois estágios fica concentrado no estágio CC-CA. Este estágio regula a tensão do barramento CC e injeta corrente senoidal na rede elétrica comercial com fator de potência unitário. Especificações da estrutura: potência de saída 2kW; tensão de entrada do arranjo fotovoltaico 400V; tensão eficaz da rede elétrica 127V; frequência de chaveamento 20kHz. / This work presents mathematical analyzes, simulations and construction of prototypes for a single-phase dual-stage photovoltaic inverter applied to the electronic processing of solar energy. Because it is a two-stage inverter, it consists of a DC-DC converter and a DC-AC converter. For the DC-DC converter, highlight the high-frequency galvanic isolation and the soft switching of the ZCS type obtained in the saturation and in the blocking of all the transistors of the structure. For the DC-AC converter, highlight the natural voltage clamping on all transistors corresponds to one half of the input bus voltage, the reduced voltage derivatives during switching and the three-level pulsed voltage obtained at its output. These are typical characteristics of the NPC multilevel inverter, proposed in this work for the first time in the composition of a dual-stage inverter. The use of the NPC inverter usually involves taking care of the symmetry of the voltages coming from the input DC bus capacitors, may involve modulation techniques or control for this purpose. In this proposal, the DC-DC converter, operating in open loop, imposes the symmetry of capacitor bus voltage of the NPC. All control of the two-stage inverter is concentrated in the DC-AC stage. This stage regulates the DC bus voltage and injects sinusoidal current into the commercial grid with unit power factor. Structure specifications: 2kW output power; PV array input voltage 400V; 127V rms AC output voltage; 20kHz switching frequency.

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / This work presents a contribution to the study of PWM sinusoidal inverters. It is presented some voltage output control techniques highlighting the advantages and disadvantages. One technique using two feedback loops and compensation by proportional integral compensators, besides showing a natural short circuit protection, is implemented and evaluated by studies, simulations and also experimentally. The design of constituent elements, the signal conditioning and the control firmware are shown, besides the mathematical modeling of the transfer functions for the controller. A prototype of a monophasic voltage inverter is assembled and its controller is implemented in a digital signal processor of 16 bits, fixed point, 40 MIPS, a DSPIC33FJ128MC706. The performance of the respective controller is analyzed with experimental results for the inverter supplying a linear and non linear load. / Este trabalho apresenta uma contribuição ao estudo de inversores de tensão PWM senoidais. São apresentadas algumas técnicas de controle da tensão de saída destacando vantagens e desvantagens. Uma técnica baseada em duas malhas de realimentação e compensação por meio de compensadores proporcional integral, além de possuir uma proteção natural contra curto circuito, é implementada e avaliada através de estudos, de simulação e também experimentalmente. O projeto dos elementos constituintes, o condicionamento de sinais e o firmware de controle são mostrados, além da modelagem matemática das funções que regem o controle. É construído um protótipo de um inversor monofásico de tensão cujo controlador digital é implementado em um processador de sinais de 16 bits, ponto fixo, 40 MIPS DSPIC33FJ128MC706. O desempenho do respectivo controlador é analisado através dos resultados experimentais para o inversor com carga linear e não linear. / Mestre em Ciências

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Electrical energy generation with photovoltaic cells is being more utilized. Not only on large scale systems, but also in small ones connected to the grid. Parallel operating with the great generators from power companies, in a non-centralized way of operation, supplying low power, installed in houses, commerce establishments, industry, with the goal to minimize the loss in transmission, for being installed at the same consumption place. This work presents a FPGA device controller of a four transistor flyback inverter for maximum power point in photovoltaic systems. Despite this system has low power it contributes to search simple and low cost alternatives for generating of electrical power in a decentralized manner, which does not use battery banks connected parallel to network of energy near to consumers. / Geração de energia elétrica a partir de painéis fotovoltaicos vem sendo cada vez mais utilizada, não somente em sistemas fotovoltaicos de grande porte, como também em pequenos sistemas conectados a rede CA. Interligada paralelamente aos grandes geradores da concessionária de energia de forma descentralizada em sistemas de pequeno porte e baixas potências, instalados em residências, estabelecimentos comerciais, indústria, com o objetivo de minimizar perdas por transmissão por estarem instalados nos próprios locais. Este trabalho apresenta um controle num dispositivo FPGA de um inversor flyback a quatro transistores para máxima potência em sistemas fotovoltaicos. Apesar da baixa potência este contribui para a busca de alternativas simples e de baixo custo para geração de energia elétrica de forma descentralizada, não utilizando bancos de bateria conectados paralelamente a rede de energia próxima aos consumidores. / Mestre em Ciências