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.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. / Made available in DSpace on 2012-10-22T14:38:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 237443.pdf: 5289904 bytes, checksum: 96c765bb928451225ce28f12f5bfb962 (MD5) / O trabalho proposto nesta dissertação faz parte de um projeto que visa desenvolver um sistema eletrônico de dois estágios para aplicação em cogeração de energia a partir de painéis solares fotovoltaicos. Nesta etapa do projeto serão estudados os estágios de potência do sistema buscando entregar a energia disponibilizada pelos painéis à rede elétrica comercial de forma robusta e segura. No primeiro estágio é utilizado um conversor em ponte completa, modulado por largura de pulso, com comutação sob tensão nula, conhecido como FB-ZVS-PWM. Buscou-se com este conversor um alto rendimento para uma larga faixa de potência de entrada. No segundo estágio é estudado um inversor em ponte completa alimentado em tensão e com saída em corrente. Serão testados seus limites de operação para as especificações propostas, com o controle da corrente sendo feito pelo CI UC3854N. Também é proposto um filtro de saída de forma a diminuir o conteúdo harmônico em alta freqüência da corrente injetada na rede. Após a análise dos resultados serão apresentadas sugestões para a continuação do projeto de forma a se obter um sistema confiável e que atende às normas.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2009. / Made available in DSpace on 2012-10-24T07:36:58Z (GMT). No. of bitstreams: 1 275231.pdf: 16446553 bytes, checksum: 857b86e198cbcf7c40cc22b85b9827eb (MD5) / Este trabalho apresenta um sistema fotovoltaico trifásico conectado à rede elétrica comercial. O processamento eletrônico da energia proveniente de um arranjo fotovoltaico foi realizado por um inversor de dois estágios com isolamento galvânico em alta frequência. O conversor CC-CC trifásico série ressonante compõe um desses estágios graças à técnica aqui denominada de Behavior Matching. Essa técnica permite que o conversor opere com razão cíclica e frequência constantes, sem malha de controle. O estágio CC-CA foi ocupado pelo inversor trifásico PWM alimentado em tensão, responsável pelo controle da corrente injetada na rede e pelo MPPT. Empregou-se a modulação vetorial e a Transformação de Park, de onde resulta a corrente de eixo direto. Essa corrente foi usada de forma inovadora na execução do algoritmo P&O. Montou-se um protótipo com o qual se validou todo o equacionamento proposto. Os doze transistores do protótipo foram comandados pelo DSP TMS320F2812. Apenas três sensores foram usados na implementação, que contou ainda com proteção contra falta de rede. Essa proteção se baseou na detecção da passagem por zero de uma das tensões de linha. Para eliminar problemas com o ruído proveniente do chaveamento, foi usado um PLL na geração dos pulsos de sincronismo. Não foram usados filtros no condicionamento de sinais devido à grande robustez do controlador sintetizado no espaço de estados. / This work presents a grid-connected three-phase PV system. The electronic processing of the photovoltaic array energy was managed by a dual-stage inverter through high-frequency galvanic isolation. The DC-DC three-phase Series Resonant Converter form one stage due the Behavior Matching technique, here developed. This technique allows the converter operation with constant frequency and duty-cycle, without control loop. The DC-AC stage consists of the three-phase PWM voltage source inverter, responsible by the grid current control and the MPPT. Space vector modulation and Park Transformation were applied, which leads to the direct axis current. This current was used in an innovative form to the P&O algorithm accomplishment. A prototype was built to validate the mathematical theory. The twelve prototype#s transistors were controlled by the TMS320F2812 DSP. Only three sensors were used to the implementation, which has still anti-islanding protection. This protection was based on zero detection of one line voltage. To reject switching noise, a PLL was used on the synchronism pulses generation. Antialiasing filters were not employed to signals conditioning due the robustness state-space controller.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Automação e Sistemas, Florianópolis, 2013. / Made available in DSpace on 2014-08-06T17:50:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 326077.pdf: 3054707 bytes, checksum: 7ff202c70b0a2dea921ff1a25b2056b4 (MD5) Previous issue date: 2013 / Este trabalho apresenta a construção de um modelo computacional para estudo do comportamento energético de um Motor Brushless e do inversor de frequência utilizado para acioná-lo. Para a construção desses modelos foi utilizada a técnica de representação em Bond Graphs. Essa técnica cria uma representação totalmente gráfica para o modelo, no qual, as equações dinâmicas estão intrínsecas aos elementos. Isso permite uma melhor compreensão de como interagem os componentes de um sistema dinâmico. A técnica de Bond Graphs permite ao usuário uma análise do modelo ainda durante a fase de modelagem, o que evita trabalhos de remodelagem. A representação criada para o motor brushless foi baseada no modelo dinâmico vetorial decomposto no eixo de referência d-q desse motor. Para o inversor de frequência foram estudadas duas propostas de modelagem. A primeira foi construída baseada no circuito equivalente resistivo para este conversor. A segunda proposta utiliza a aplicação de um novo elemento do Bond Graphs para facilitar a representação do inversor. Os dois modelos foram reproduzidos, analisados e melhorados neste trabalho. Por fim, os modelos obtidos foram simulados e analisados para verificar se apresentavam o comportamento teórico esperado. Os modelos também foram submetidos a uma análise energética, provando serem boas ferramentas para fins de estudo do consumo de energia.<br> / Abstract : This work presents the development of a computational model for study of the energetic behavior of a brushless motor and a frequency inverter used to drive it. For the construction of these models, the technique of representation by Bond Graphs was used. This technique creates a fully graphical representation for the model, where the dynamic equations are intrinsic to the elements. This allows a better understanding of how the components of the system interact with each other. The Bond Graphs allow the user to run an analysis of the model during the modeling phase, which prevents remodeling work. The representation created for the brushless motor is based on vector dynamic model decomposed in d-q reference frame of this motor. Were studied two proposals for modeling the Inverter. The first one was built based on the resistive equivalent circuit for this converter. The second proposal uses the application of a new element of Bond Graphs to facilitate the representation of the inverter. These two models were reproduced, analyzed and improved in this work. Finally, the developed models were simulated and analyzed to verify that they presented the expected theoretical behavior for these equipment. The models were also submitted to an energy analysis, proving that they are good tools for studying the energy consumption.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-graduação em Engenharia Elétrica / Made available in DSpace on 2013-07-16T01:11:25Z (GMT). No. of bitstreams: 1 223393.pdf: 3172375 bytes, checksum: 2fe4aedacc4bee5060e548294a8fa020 (MD5) / Este trabalho tem por objetivo apresentar uma metodologia de projeto para inversores senoidais monofásicos de tensão com baixa THD que alimentam cargas não-lineares do tipo retificador monofásico com filtro capacitivo. Entre os principais atrativos deste trabalho está a interação entre os parâmetros do filtro e do transformador de forma que a relação de transformação ótima para o circuito possa ser determinada. Além disso, a falta de material relacionada ao projeto de inversores para cargas não-lineares também motivou o trabalho. Outros aspectos de interesse abrangem o estudo detalhado do retificador monofásico com filtro capacitivo e o controle da corrente magnetizante do transformador em razão da possibilidade de saturação do núcleo.