Submitted by Irene Nascimento (irene.kessia@ufpe.br) on 2016-11-08T17:29:28Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Dissertacao_Felipe_Correa_CD.pdf: 5991890 bytes, checksum: bf897f6d56367daee94655b05dc520e3 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-11-08T17:29:28Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Dissertacao_Felipe_Correa_CD.pdf: 5991890 bytes, checksum: bf897f6d56367daee94655b05dc520e3 (MD5) Previous issue date: 2015-07-31 / Capes / O conversor nove chaves (Nine-Switch Inverter - NSI) foi proposto recentemente e, desde então, um grande número de aplicações foi explorado para esta nova topologia, especialmente como um possível substituto do tradicional conversor back-to-back. A principal vantagem do NSI é o menor número de chaves (nove em vez de doze do conversor back-to-back), que, como consequência, acarreta em restrições nas amplitudes de saída do inversor. Na literatura, foram propostas diferentes técnicas de modulação por largura de pulso (Pulse Width Modulation - PWM) que respeitam estas restrições. Diante deste cenário, o presente trabalho propõe duas abordagens para a generalização da modulação no NSI: a modulação escalar quasi generalizada e a generalizada, que são baseadas no conceito de generalização para o inversor trifásico fonte de tensão (VSI) convencional e que podem ser facilmente implementadas com um reduzido esforço computacional. Este conceito propicia, através de uma abordagem sistemática e direta, a geração de qualquer técnica de PWM, seja ela contínua ou descontínua, através do ajuste de graus de liberdade específicos. Objetivando a redução de perdas, são apresentados os graus de liberdade específicos que, quando aplicados nas modulações propostas, aumentam o rendimento do inversor. Resultados de simulação confirmam a funcionalidade das modulações. / The nine-switch inverter (NSI) has been proposed recently and, since then, a large number of applications were explored for this new topology, specially as a possible substitute to the traditional back-to-back converter. The main advantage of the NSI is its lesser number of switches (nine instead of twelve of the back-to-back converter), which, as a consequence, leads to some restrictions in the total attainable amplitude at its outputs. In literature, many pulse width modulation (PWM) techniques were proposed respecting those restrictions. In this scenario, this paper proposes two generalization approaches for the modulation of the NSI: the quasi generalized scalar modulation and the generalized scalar modulation, which are based on the generalization concept for the voltage source inverter (VSI), easily implemented with a reduced computational effort. Such concept leads to a systematic and straight approach to the generation of any continuous or discontinuous PWM technique for the NSI, simply adjusting a few degrees of freedom of the modulation strategy. Aiming the reduction of the power losses, specific degrees of freedom are presented, for the proposed modulations. Simulation results confirm the validity of the proposed methods.

Orientador: Prof. Dr. José Alberto Torrico Altuna / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, 2016. / O presente trabalho estuda as técnicas de modulação de inversores trifásicos com aplicação principal em controle de máquinas de indução. Na primeira parte é realizada a pesquisa bilbiográfica considerando as principais técnicas de modulação, sendo apresentado depois o princípio de funcionamento destes moduladores. A operação do inversor é estudada apresentando os sinais trifásicos gerados a partir de uma fonte de tensão C.C. É feita a descrição do PWM senoidal baseado em portadora seno¿triangulo e o PWM baseado em vetores espaciais. Também é apresentada uma estratégia de modulação na região de sobre modulação. O principio de modulação aleatorea é estudado citando as contribuições principais nesta área. Finalmente é apresentada a modulação por eliminação seletiva de harmônicas e as principais referências. São apresentados resultados de simulação dos principais métodos de modulação considerando os principais parâmetros de desempenho. Como aplicação de técnicas de modulação em inversores, é apresentada uma estratégia para compensação de tensão usando restauradores dinâmicos de tensão DVR. / This dissertation studies modulation techniques for three-phase inverters intended to induction motor control. The First part is literature review regarding the main modulation techniques. Secondly it is described the operation principle of voltage source inverter showing three-phase signals generated from a C.C voltage. It is made a PWM description based on carrier (sine-triangle) and space vector modulation in both linear and over modulation region. The principle of random modulation is presented mentioning the main contributions in this area. It is showed the modulation by selective elimination of harmonics and the main references. Simulation results from modulation schemes are presented taking into account performance of each method. As application it is presented a strategy for Dynamic Voltage Restorer (DVR).

Made available in DSpace on 2015-05-08T14:57:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 3511521 bytes, checksum: b6fc527d9dd12a95d8694d91fe94df32 (MD5) Previous issue date: 2014-05-13 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / This paper presents a technique of Pulse Width Modulation (PWM) converters for single-phase three-level with diode clipping, which aims at balancing the tension in the bus capacitors. The technique consists of injecting a signal common mode voltage of the sinusoidal modulating signal width modulation conventional pulse-based Carrier, which introduces an element of DC current in the neutral bus capacitors, this voltage can be controlled, with the main objective to balance the voltage of the capacitor relative to the neutral point. The technique is presented a set of equations, in order to demonstrate how the injected voltage signal introduces a component DC current at the neutral point. To test the proposed strategy, the structure of the three-level converter with diode clipping was simulated with PSIM and mounted using a digital signal processor for generating the control signals of semiconductor devices. Simulations and experimental results that demonstrate the efficiency and quality of the PWM strategy are presented. / Este trabalho apresenta uma técnica de Modulação por Largura de Pulso (PWM) para conversores monofásicos de três níveis com diodo de grampeamento, que tem como objetivo o balanceamento da tensão no barramento de capacitores. A técnica consiste na injeção de um sinal de tensão de modo comum no sinal modulante senoidal, da modulação por largura de pulso convencional baseada em Portadora (Carrier Based Pulse Width Modulation), o qual introduz uma componente de corrente CC no ponto neutro do barramento de capacitores, podendo essa tensão ser controlada, com o objetivo principal de balancear a tensão dos capacitores em relação ao ponto neutro. A técnica é apresentada em um conjunto de equações, com a finalidade de demonstrar como o sinal de tensão injetado introduz uma componente de corrente CC no ponto neutro. Para testar a estratégia proposta, a estrutura do conversor de três níveis com diodos de grampeamento foi simulada com o PSIM e montada, utilizando um processador digital de sinais para geração dos sinais de comando dos dispositivos semicondutores. Resultados de simulações e experimentais que demonstram a eficiência e a qualidade da estratégia PWM são apresentados.

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / This work presents the development of an alternating current power source with a single-phase full bridge voltage inverter, based on electronic switches. The source is designed to drive electromechanical and electric plants. The prototype is designed with 1kVA nominal power and is able to generate sinusoidal waveforms up to 2kHz. The inverter operates at the switching frequency of 50kHz. A robust model reference adaptive controller is designed and implemented to adjust the output voltage of the source. Additionally, the elements of the source and the system for measuring the electrical parameters are presented. A digital signal controller is used to control and generate signals with pulse width modulation. The discretization of the control system is performed using the delta operator. Finally, experimental results and analysis of the closed loop system are presented. Based on these results, the experimental performance of the designed source and the proposed control system are examined. / Este trabalho apresenta o desenvolvimento de uma fonte de potência de corrente alternada com um inversor de tensão em ponte completa monofásico, composto por interruptores eletrônicos. Esta fonte é concebida para o acionamento de plantas elétricas e eletromecânicas. O protótipo projetado tem uma potência nominal de 1kVA e é capaz de gerar formas de onda senoidais de até 2kHz. O inversor opera em uma frequência de comutação de 50kHz. Um controlador adaptativo robusto por modelo de referência é projetado e implementado para ajuste da tensão de saída da fonte. Adicionalmente, são apresentados os elementos da fonte e o sistema de medição das variáveis elétricas. Um processador digital de sinais é utilizado para controle e geração de sinais com modulação por largura de pulso. A discretização do sistema de controle é realizada por meio do operador delta. Por fim, são apresentados resultados experimentais e análise do sistema em malha fechada. A partir destes resultados, averiguou-se o desempenho experimental da fonte projetada e do sistema de controle proposto.

Submitted by Gilvanedja Silva (gilvanedja@biblioteca.ufpb.br) on 2018-03-22T20:42:08Z No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 11929036 bytes, checksum: e796f3e04cbf0cf6da3fa9648d4f9270 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-03-22T20:42:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 11929036 bytes, checksum: e796f3e04cbf0cf6da3fa9648d4f9270 (MD5) Previous issue date: 2017-05-25 / This work presents a technique using carrier-based pulse width modulation (PWM) applied to single-phase asymmetrical multilevel inverters with diodes clamped, aiming to increase the amount of output voltage levels to improve signal quality, reducing the total harmonic distortion rate (THD). The technique was used in inverters of three, four and five levels per arm, providing an output signal with seven, thirteen and nineteen levels respectively, presenting two, six and ten levels higher than the equivalent symmetrical multilevel inverters. The technique was described with a set of equations and procedures that can be generalized for inverters of any number of levels. To verify the operation, simulations were performed using the PSIM program and an experimental assembly of an asymmetrical multilevel inverter of three levels was performed, using a field programmable gate array device (FPGA) in the implementation of the PWM modulator. Finally, the simulation and experimental results that prove the effectiveness of the modulation strategy employed in this work are presented and compared / Este trabalho apresenta uma técnica utilizando a modulação por largura de pulso (PWM) baseada em portadora, aplicada aos inversores multiníveis monofásicos assimétricos com diodos de grampeamento, com o objetivo de elevar a quantidade de níveis na tensão de saída, para melhorar a qualidade do sinal, reduzindo a taxa de distorção harmônica total (THD). A técnica foi empregada em inversores de três, quatro e cinco níveis por braço, fornecendo um sinal de saída com sete, treze e dezenove níveis respectivamente, apresentando dois, seis e dez níveis a mais que os inversores multiníveis simétricos equivalentes. A técnica foi descrita com um conjunto de equações e procedimentos que pode ser generalizada para inversores de qualquer número de níveis. Para comprovar o funcionamento, foram realizadas simulações utilizando o programa PSIM e efetuada montagem experimental de uma inversor multinível assimétrico de três níveis, utilizando na implementação do modulador PWM um dispositivo em matriz de porta programável em campo (FPGA). Por fim, são apresentados e comparados os resultados de simulações e experimentais que comprovam a eficácia da estratégia de modulação empregada neste trabalho

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / This work presents contributions to the sinusoidal acceleration control of electrodynamic shakers applied in vibration testing. Considering the importance of sine tests to identify critical frequencies of operation and to determine mechanical weakness in the specified performance of specimens, vibration controllers are designed to reproduce the amplitude and the frequency of the reference acceleration specifically at the interface between the shaker and the structure under test. Two distinct approaches are considered to solve the control problem: time domain control, where the acceleration instantaneous value is adjusted to track the sinusoidal reference, and frequency domain control, in which only the amplitude or the root mean square value of the acceleration is compensated to follow the reference magnitude. The solutions developed based on these two different approaches are implemented in a digital control platform and experimentally evaluated. The development of vibration controllers is complemented by contributions to the study of the shaker dynamic model, as well as to the instrumentation applied to measure and feedback the acceleration and to the voltage control of switching-mode power amplifiers designed to drive the shaker. Regarding the vibration machine dynamic model, a method is proposed to experimentally identify the mechanical parameters of a two degrees of freedom system that represents the suspension resonance and the finite armature stiffness of the electrodynamic shaker. A procedure is developed to design and implement charge mode preamplifiers and signal conditioning circuits for piezoelectric accelerometers. A robust model reference adaptive algorithm is applied to control the output voltage of an industrial switching-mode power amplifier. The experimental analysis of the adaptive controller considers not only the improvements on the power amplifier performance, but also the of impact over the behavior of a commercial digital vibration control system. / Este trabalho apresenta contribuições ao controle de aceleração senoidal de vibradores eletrodinâmicos utilizados em ensaios de vibração. Considerando a importância de testes com aceleração senoidal para identificar freqüências críticas de operação e determinar a resistência de materiais e estruturas, são desenvolvidos controladores para a máquina de vibração com o propósito de garantir que a amplitude e a freqüência da aceleração imposta à estrutura sob teste correspondam aos valores de referência. Na solução do problema, admitem-se duas abordagens distintas: controle no domínio do tempo, onde o valor instantâneo da aceleração é ajustado para seguir a referência senoidal, e controle no domínio da freqüência, no qual apenas a amplitude ou o valor eficaz da aceleração é regulado conforme a magnitude de referência. As técnicas propostas com base nestas abordagens são implementadas numa plataforma de controle digital e avaliadas experimentalmente. O desenvolvimento dos controladores de vibrações é complementado por contribuições ao estudo do modelo dinâmico do vibrador, à instrumentação aplicada para realimentar a aceleração e ao controle da tensão de amplificadores de potência que utilizam inversores com modulação por largura de pulso para acionar a máquina. Com relação ao modelo do vibrador, é descrito um método que permite determinar experimentalmente os parâmetros mecânicos de um modelo com dois graus de liberdade, o qual representa o comportamento da máquina devido à suspensão e à rigidez finita da armadura. Um procedimento de projeto e realização prática de pré-amplificadores de carga e de um circuito de condicionamento para acelerômetros piezoelétricos é apresentado. Um algoritmo adaptativo robusto por modelo de referência é avaliado no controle da tensão de saída de um amplificador industrial projetado para excitar o enrolamento da armadura do vibrador. A análise experimental do impacto do controlador adaptativo é realizada considerando não apenas a melhoria no desempenho do amplificador, mas também em termos dos reflexos na performance de uma plataforma comercial de controle de ensaios de vibrações.