Resumo: Este projeto de pesquisa tem por objetivo apresentar propostas para aprimoramento das principais normas e resoluções envolvidas, dentre as quais o PRODIST, quanto à metodologia para apuração do indicador de distorçõ de tensão harmôica total, bem como trazer contribuições para o processo de análise de compatibilidade de cargas potencialmente perturbadoras na qualidade da energia elétrica em sistemas de distribuição, através de uma visão proativa, ou seja, atuando principalmente no momento que antecede a instalação destas cargas. Estas propostas foram elaboradas a partir da análise e discussão dos resultados obtidos através dos ensaios realizados em um estudo de caso compreendendo a análise de ligação de um novo forno de indução em uma Fundição atendida por uma concessionárias de distribuição do Estado de São Paulo. Um histórico geral situando a qualidade da energia elétrica no setor elétrico é apresentado, as principais normas, resoluções e estudos técnicos são discutidos, e as diretrizes metodológicas e procedimentos utilizados nos ensaios experimentais são detalhados. A análise e discussão dos resultados é elaborada procurando responder às principais perguntas surgidas durante a investigação técnico-científica e a realização dos procedimentos, bem como indicando outros questionamentos a serem estudados, através da apresentação das propostas e indicações para trabalhos futuros / Abstract: This research project aims to present proposals for improvement of key standards and resolutions involved, among which the PRODIST, on the methodology for calculating the indicator of voltage total harmonic distortion, and should contribute to the analysis process of the potentially disturbance impacts of loads on power quality in distribution system, through a proactive vision, ie, working mainly in the moment before the installation of these loads. Those proposals were developed from the analysis and discussion of results obtained through tests on a case study including analysis of the connection of a new induction furnace in a froundry fed by a distribution utility in the State of São Paulo. A general historical situating the quality of electric energy in the sector is presented, the main standards, technical studies and resolutions are discussed, and methodological guidelines and procedures used in experimental trials are detailed. The analysis and discussion of results is prepared to answer the main questions that arise during the technical-scientific research and implementation of procedures as well as indicating other questions to be studied through the submition of proposals and directions for future work / Orientador: André Nunes de Souza / Coorientador: André Christóvão Pio Martins / Banca: Benedito Donizeti Bonatto / Banca: Pedro da Costa Junior / Mestre

Orientador: Falcondes Jose Mendes de Seixas / Banca: Carlos Alberto Canesin / Banca: Luiz Carlos Gomes de Freitas / Resumo: Este trabalho propõe um novo conversor CA-CC trifásico de múltiplos pulsos com estágios CC-CC elevadores de tensão controlados pela técnica de histerese constante. Nesta proposta não são empregados indutores de interfase. A finalidade deste conversor é a de possibilitar um barramento CC regulado para aplicações embarcadas, acionamentos elétricos e afins, sempre com preocupações relacionadas aos aspectos de Qualidade de Energia Elétrica. Assim, a proposta deve apresentar elevado fator de potência, baixa distorção harmônica total de corrente drenada da rede elétrica. Ampla revisão bibliográfica, reunindo as propostas mais recentes da literatura para conversores com mesma finalidade, é feita para que sejam estudadas as estruturas de potência, técnicas de controle, versatilidade, possibilidade de isolamento galvânico e robustez. Em seguida, é detalhada a proposta principal deste trabalho por meio da apresentação do equacionamento do autotransformador, dos estágios elevadores de tensão e da técnica de controle. Esta análise permite que sejam feitas simulações com todos os elementos do conversor CA-CC e então, se desenvolva o projeto físico dos elementos magnéticos e se escolham os componentes eletrônicos do protótipo. O número reduzido de componentes de controle e a simplicidade dos circuitos de potência são grandes atrativos da proposta discutida. Todas as informações relevantes são descritas detalhadamente e, sempre que possível, meios alternativos de solucionar problemas são também apresentados, de forma que fiquem claras as possibilidades de melhoria da técnica empregada. A operação conjunta de todos os elementos mais a técnica de controle foi validada, de maneira que se comprovou, por meio de ensaios, todos os princípios de funcionamento da proposta de conversor CA-CC. Pelos resultados experimentais, obteve-se corrente drenada... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: This work proposes a new AC-DC three-phase multipulse converter with DC-DC boost stages and constant hysteresis control. The objective of this converter is to provide a reliable DC bus for on-board applications, electric motor drives and similars, always considering power quality issues. Thus, the proposal presents high power factor and low harmonic distortions in the currents from the mains. A wide revision is made on other recent proposals found in the scientific literature. Different topologies are compared considering power circuits, control techniques, isolation possibility and robustness. The second chapter presents the details on the main proposal of this work and also the mathematical equations that describe the autotransformer, boost converters and control strategy. Later, simulation results are commented and discussed and the physical design is detailed. The output filter elements, power components and control elements are specified. Experimental results including main waveforms, efficiency, voltage regulation and temperature rise are presented for the autotransformer. The boost stages are also tested and its results are discussed. Finally, the proposed AC-DC converter is tested and the control technique applied to the power stage is validated / Mestre

Orientador: Carlos Alberto Canesin / Banca: Falcondes Jose Mendes de Seixas / Banca: Denizar Cruz Martins / Resumo: Este trabalho propõe uma nova abordagem na metodologia de operação para o inversor Boost monofásico, como estrutura base para o aproveitamento de fontes alternativas e renováveis de energia elétrica. Considerando-se que equipamentos eletro/eletrônicos convencionais em CA (corrente alternada) necessitam, normalmente, de níveis e formato de tensão diferentes daqueles fornecidos por essas fontes de energia, o inversor proposto é uma estrutura integrada que tem a capacidade de operar como conversor elevador de tensão e inversor, apresentando um número reduzido de componentes e rendimento maior, quando comparado às formas tradicionais de se associar em cascata o conversor elevador com o inversor. O projeto convencional do inversor fonte de corrente (CSI) exige uma indutância elevada de entrada, além disso, o modelo a pequeno sinais do CSI é semelhante ao do conversor Boost no modo de condução contínua, apresentando um zero no semi-plano direito na função de transferência para o controle da tensão de saída, sendo que este zero causa o conhecido efeito de fase não-mínima. Desta forma, uma metodologia especial de projeto é apresentada resultando numa indutância Boost reduzida e numa técnica de controle utilizando um sistema multi-malhas, com alimentação direta, devidamente projetada de forma a possibilitar elevadas dinâmicas de transferência de energia. Adicionalmente, o inversor apresenta tensão de saída com reduzidas distorções harmônicas (DHT), número reduzido de componentes de potência e, consequentemente, elevada densidade de potência. Neste trabalho são apresentadas as análises qualitativa e quantitativa do inversor, a modelagem e técnica de controle proposta, metodologia de projeto, os principais resultados de simulação e experimentais com a finalidade de demonstrar a viabilidade de aplicação da proposta. / Abstract: This work presents a new methodology for the operation and control of a single-phase current-source Boost Inverter, it is used as base structure for alternative and renewable electric energy sources. The electro/electronics devices normally require eletrical source in AC (alternate current) in different voltage levels and shapes those provided by the alternative and renewable electrical sources. The proposed inverter is an integrated structure able to operate as step-up DC-DC converter and inverter, it presents a reduced number of components, high efficiency when compared with the traditional technique of step-up and inverter for cascade association. The conventional design of current source inverter (CSI) require a large boost inductance, therefore, the small-signal model is similar to continuous-current-mode (CCM) Boost converter, which has a right-half-plane (RHP) zero in its control-to-output transfer function, and this RHP zero causes the well-known non-minimum-phase effects. In this context, a special design with small boost inductance and a multi-loop control is proposed in order to assure stability and very fast dynamics. Furthermore, the inverter presents output voltage with very low total harmonic distortion (THD), reduced number of components and high power density. In addition, this work presents the Boost CSI operation, the proposed control technique, the main simulation and experimental results in order to demonstrate the feasibility of the proposal. / Mestre