Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / This master thesis performs the analysis and design of an AC-DC converter with high voltage gain to be used to supply a magnetron in a microwave generation system. The converter topology is chosen so as to enable input power control, operation with high power factor and with possibility of wide variation in the effective voltage input, so that the converter operates in the universal 100-240 V effective voltage range. The topology consists of a controlled type half-bridge rectifier at the entrance, responsible for the current control and diferencial voltage balance on the DC link capacitors and an isolated DC-DC half-bridge converter with high voltage gain, which operates with a fixed duty cycle. The design of passive and active elements of AC-DC converter are presented and the discrete control to implement a prototype that operates with input power up to 800 W is performed. The controllers are implemented in a low-cost 32-bit and fixed point arithmetic microcontroller. Experimental results to validate the designed controllers are obtained for various power reference values, evaluating the converter for practically all operational range. / A presente dissertação de mestrado realiza a análise e o projeto de um conversor CA-CC de elevado ganho de tensão para ser utilizado na alimentação de um magnetron em um sistema de geração de micro-ondas. A topologia do conversor é escolhida de forma a possibilitar o controle da potência de entrada, operação com elevado fator de potência e com possibilidade de grande variação na tensão eficaz da entrada, de forma que o conversor opere na faixa de tensão universal eficaz de 100 a 240 V. A topologia é composta por um retificador meia-ponte na entrada, responsável pelo controle de corrente e equilíbrio das tensões no barramento CC, e por um conversor CC-CC meia ponte isolado na saída com elevado ganho de tensão, que opera com razão cíclica fixa. O projeto dos elementos passivos e ativos do conversor CA-CC são apresentados e o controle discreto para implementação de um protótipo que opera com potência de entrada de até 800 W é realizado. Os controladores são implementados em um microcontrolador de baixo custo de 32 bits e operação aritmética de ponto fixo. Resultados experimentais para validação dos controladores projetados são obtidos, para vários valores de referência de potência, avaliando o conversor para praticamente toda sua faixa de operação.

Made available in DSpace on 2016-12-12T20:27:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Marcos Vinicius Bressan.pdf: 3794882 bytes, checksum: c55b9af15d7d913dc3d962a990a792c4 (MD5) Previous issue date: 2014-02-18 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / This work present a new three-phase hybrid multilevel inverter, that is composed of two topologies in cascaded association. The three-phase NPC and the half-bridge modules are connected in series. This con¬nection increases the number of the output voltage levels, improves the output voltage quality and rises the power process by inverter. The theoretical analysis is presented, the switching states are investigated and the average and the RMS currents values in the semiconductors are verified. Based on the current values are projected the dc capacitors, and analyzed the semicondutors loss energy and the input currents of the inverter. Two modulation scheme are presented at proposed inver¬ter, the hybrid PWM and SVM modulation scheme. The first part of the experimental results are verified behavior of the multilevel power structure developed in laboratory. The second part of the experimen¬tal results evaluates quality of output voltage with different modulation scheme using of the mathematical tools THD and WTHD. / Este trabalho apresenta um novo inversor multinível híbrido trifásico, que é formado pela associação em cascata de duas topologias. No caso, um conversor NPC trifásico conectado em série a módulos de converso¬res meia ponte. A ligação em série desses conversores permite ampliar o número de níveis de tensão sintetizados pelo inversor, melhorar a qualidade da forma de onda da tensão de saída e o aumento da energia processada pelo inversor. Uma análise teórica do inversor é apresen¬tada, averiguando as etapas de operação e determinando os valores médio e eficaz da corrente nos semicondutores de potência. Com base nas análises dos valores médio e eficaz da corrente nos semicondutores dimensiona-se os capacitores de barramento, assim com a energia dissi¬pada pelos semicondutores e a análise teórica das correntes de entradas do inversor empregando de retificadores multipulsos. Também são apre¬sentadas duas técnicas de modulação ao inversor proposto: a técnica de modulação PWM híbrida e a SVM. Os resultados experimentais, em sua primeira parte, avaliam o comportamento da estrutura multinível desenvolvida em laboratório. Na segunda parte dos resultados experi¬mentais, avalia-se qualidade da forma de onda de tensão com diferentes técnicas de modulação utilizando das ferramentas matemáticas THD e WTHD.