Nos dias de hoje, o aumento na demanda de energia no Brasil, associado a fatores econômicos e ambientais, tem dificultado a criação de novas usinas hidrelétricas, necessárias para suprir essa demanda adicional e aumentar a confiabilidade do sistema. Nesse contexto, a geração distribuída se destaca como uma solução adequada, pois economiza investimentos em redes de transmissão e distribuição, reduz perdas e diversifica a matriz energética do sistema elétrico, tornando-o mais robusto e eficiente. Dentre as fontes de energia utilizadas em sistemas de geração distribuída, a microturbina apresenta algumas vantagens em relação a outros modelos de GD, como por exemplo, a possibilidade da utilização de vários tipos de combustíveis. Para verificar as características de operação das microturbinas, foram realizadas simulações baseadas em modelos matemáticos presentes na literatura técnica. Porém, devido às altas velocidades de rotação das turbinas a gás, a energia gerada possui frequências muito altas para ser aproveitada diretamente pelos consumidores, sendo necessária uma interface eletrônica para adequação da energia elétrica. Neste trabalho é abordado o estudo, simulação e implementação da primeira etapa desta interface, um retificador trifásico com correção de fator de potência, para a geração de um barramento de corrente contínua com tensão estável, mantendo as correntes de entrada do retificador com formato senoidal e em fase com a tensão. / Nowadays, the increase in energy demand in Brazil, associated with economic and environmental factors, has hindered the creation of new power plants needed to provide this additional demand and improve system reliability. In this context, distributed generation stands out as an appropriate solution because it saves investments in transmission and distribution, reduces losses and diversify the energy matrix of the electrical system, making it more robust and efficient. Among the energy sources used in distributed generation systems, the microturbine has some advantages over other models of GD, such as the possibility of using various types of fuel. To verify the operating characteristics of microturbines, simulations were performed based on mathematical models present in literature. However, due to high rotation speeds of gas turbines, the energy generated has very high frequencies to be used directly by consumers, which requires an electronic interface to adequate the electricity. This work describe the study, simulation and implementation of the first stage of this interface, a three-phase rectifier with power factor correction, to generate a DC bus voltage stable, keeping the rectifier input current format sinusoidal and in phase with the voltage generated by the microturbine.

Submitted by Irene Nascimento (irene.kessia@ufpe.br) on 2016-11-08T17:40:29Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Dissertacao_Moraes_ABNT.pdf: 5928696 bytes, checksum: ffd79ada8f98120795b81b1c40caf20d (MD5) / Made available in DSpace on 2016-11-08T17:40:29Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Dissertacao_Moraes_ABNT.pdf: 5928696 bytes, checksum: ffd79ada8f98120795b81b1c40caf20d (MD5) Previous issue date: 2015-10-29 / Cnpq / Quando comparados aos retificadores tradicionais a diodo ou tiristor, os retificadores PWM têm algumas vantagens como corrente de entrada senoidal, filtro capacitivo pequeno e fator de potência controlado. No entanto, esses conversores são sensíveis a tensões desbalanceadas e transitórios de tensão. Problemas que ocorrem frequentemente em sistemas de potência trifásicos devido a cargas desbalanceadas e faltas no sistema elétrico. Sob essas condições, alguns problemas como; ripple na tensão o barramento CC e presença de harmônicos na correntes da rede podem ser evidenciados. Assim, para manter a tensão do barramento CC constante sem injetar mais correntes harmônicas na rede, surgem duas opções básicas. A primeira é a utilização de grandes filtros capacitivos para atenuar o ripple de tensão, com a possibilidade de ressonância no sistema, além do aumento dos custos e tamanho do retificador tradicional. A segunda alternativa, na qual desenvolve-se o trabalho, é a utilização de uma estratégia de controle, durante faltas no sistema. O trabalho realiza uma análise comparativa de três estratégias de controle. / When compared to traditional thyristor or diode rectifiers, the rectifiers PWM have some advantages like sinusoidal input current, small capacitive filter and power factor control. However, such converters are susceptible tensions unbalanced and transient voltage. Problems that often occur in systems three-phase power due to unbalanced loads and faults in the electrical system. Under these conditions, some problems like; ripple on the DC bus voltage and the presence of harmonic currents in the network can be evidenced. Thus, to maintain tension the constant DC bus without injecting more harmonic currents in the network, there are two basic options. The first is the use of large capacitive filters to attenuate the ripple voltage, with the possibility of resonance in the system, and increased costs and size of traditional rectifier. The second alternative, which develops in the work, is the use of a control strategy during system faults. The work carries a comparative analysis of three control strategies

Nos dias de hoje, o aumento na demanda de energia no Brasil, associado a fatores econômicos e ambientais, tem dificultado a criação de novas usinas hidrelétricas, necessárias para suprir essa demanda adicional e aumentar a confiabilidade do sistema. Nesse contexto, a geração distribuída se destaca como uma solução adequada, pois economiza investimentos em redes de transmissão e distribuição, reduz perdas e diversifica a matriz energética do sistema elétrico, tornando-o mais robusto e eficiente. Dentre as fontes de energia utilizadas em sistemas de geração distribuída, a microturbina apresenta algumas vantagens em relação a outros modelos de GD, como por exemplo, a possibilidade da utilização de vários tipos de combustíveis. Para verificar as características de operação das microturbinas, foram realizadas simulações baseadas em modelos matemáticos presentes na literatura técnica. Porém, devido às altas velocidades de rotação das turbinas a gás, a energia gerada possui frequências muito altas para ser aproveitada diretamente pelos consumidores, sendo necessária uma interface eletrônica para adequação da energia elétrica. Neste trabalho é abordado o estudo, simulação e implementação da primeira etapa desta interface, um retificador trifásico com correção de fator de potência, para a geração de um barramento de corrente contínua com tensão estável, mantendo as correntes de entrada do retificador com formato senoidal e em fase com a tensão. / Nowadays, the increase in energy demand in Brazil, associated with economic and environmental factors, has hindered the creation of new power plants needed to provide this additional demand and improve system reliability. In this context, distributed generation stands out as an appropriate solution because it saves investments in transmission and distribution, reduces losses and diversify the energy matrix of the electrical system, making it more robust and efficient. Among the energy sources used in distributed generation systems, the microturbine has some advantages over other models of GD, such as the possibility of using various types of fuel. To verify the operating characteristics of microturbines, simulations were performed based on mathematical models present in literature. However, due to high rotation speeds of gas turbines, the energy generated has very high frequencies to be used directly by consumers, which requires an electronic interface to adequate the electricity. This work describe the study, simulation and implementation of the first stage of this interface, a three-phase rectifier with power factor correction, to generate a DC bus voltage stable, keeping the rectifier input current format sinusoidal and in phase with the voltage generated by the microturbine.

Made available in DSpace on 2014-12-17T14:55:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 LucianoPSJ_DISSERT.pdf: 6664942 bytes, checksum: fc1840aaaecdac8b8558e271f979adbf (MD5) Previous issue date: 2009-04-17 / This work deals with the development of an experimental study on a power supply of high frequency that provides the toch plasmica to be implemented in PLASPETRO project, which consists of two static converters developed by using Insulated Gate Bipolar Transistor (IGBT). The drivers used to control these keys are triggered by Digital Signal Processor (DSP) through optical fibers to reduce problems with electromagnetic interference (EMI). The first stage consists of a pre-regulator in the form of an AC to DC converter with three-phase boost power factor correction which is the main theme of this work, while the second is the source of high frequency itself. A series-resonant inverter consists of four (4) cell inverters operating in a frequency around 115 kHz each one in soft switching mode, alternating itself to supply the load (plasma torch) an alternating current with a frequency of 450 kHz. The first stage has the function of providing the series-resonant inverter a DC voltage, with the value controlled from the power supply provided by the electrical system of the utility, and correct the power factor of the system as a whole. This level of DC bus voltage at the output of the first stage will be used to control the power transferred by the inverter to the load, and it may vary from 550 VDC to a maximum of 800 VDC. To control the voltage level of DC bus driver used a proportional integral (PI) controller and to achieve the unity power factor it was used two other proportional integral currents controllers. Computational simulations were performed to assist in sizing and forecasting performance. All the control and communications needed to stage supervisory were implemented on a DSP / O presente trabalho trata do desenvolvimento de um estudo experimental sobre uma fonte de alimenta??o de alta freq??ncia que alimentar? a tocha pl?smica a ser implementada no projeto PLASPETRO, o qual consta de dois conversores est?ticos desenvolvidos com o uso de transistores - Insulated Gate Bipolar Transistor (IGBT). Os drivers utilizados no controle dessas chaves s?o acionados por um controlador de sinal digital - Digital Signal Processor (DSP) atrav?s de fibras ?pticas a fim de reduzir problemas com interfer?ncia eletromagn?tica - Electromagnetic interference (EMI). O primeiro consiste de um est?gio pr?-regulador na forma de um conversor CA-CC boost trif?sico com corre??o de fator de pot?ncia, tema principal deste trabalho, enquanto o segundo consiste na fonte de alta frequ?ncia propriamente dita. Um inversor s?rie-ressonante composto por 4 (quatro) c?lulas inversoras operando a uma frequ?ncia de cerca de 115 kHz cada, em modo de comuta??o suave, alternando-se para fornecer ? carga (tocha de plasma) uma corrente alternada com uma frequ?ncia de 450 kHz. O primeiro est?gio tem a fun??o de fornecer ao inversor s?rie-ressonante uma tens?o CC de valor controlado a partir da rede de alimenta??o disponibilizada pelo sistema el?trico da concession?ria, al?m de corrigir o fator de pot?ncia do sistema como um todo. Esse n?vel CC de tens?o no barramento de sa?da do primeiro est?gio ser? utilizado para o controle da pot?ncia transferida pelo inversor ? carga, podendo variar desde 550Vcc at? um valor m?ximo de 800Vcc. Para controlar o n?vel de tens?o do barramento CC utilizou-se um controlador Proporcional Integral (PI) e para atingir o fator de pot?ncia unit?rio utilizou-se dois outros PIs para controle das correntes em referencial estacion?rio. Simula??es computacionais foram realizadas para auxiliar no dimensionamento e previs?o de performance. Todo o controle e comunica??es necess?rias ao est?gio supervis?rio foram implementadas em um DSP

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / This dissertation addresses the analysis and control of permanent magnet synchronous generators (PMSG) found in wind energy conversion system. The operation modes of the wind turbine the current and voltage constraints of a PWM rectifier are defined and a methodology to determine the generator current is presented. The generator currents obtained guarantee the maximization of wind energy extraction as well as the minimization of the PMSG and rectifier losses. In addition, a space-vector modulation technique in overmodulation region is reviewed in detail and applied aiming: (i) to maximize the generator power; (ii) to utilize the entire PWM rectifier DC link voltage resource, and (iii) to obtain a smooth transition to six-step operation. Furthermore, a single current controller is designed for all operating modes being capable to avoid the controller states overload as well as the undesired effects due to the operation in the overmodulation region. The stability analysis of the closed loop system is investigated by means of linear matrix inequality conditions to estimate a region of operation with guaranteed stability. Simulation results are presented to demonstrate the performance of the proposed system. / Esta dissertação trata da análise e do controle de geradores sincronos a íımã permanente usados em sistema de conversão de energia eólica. Os modos de operação da turbina eólica sob restrição de tensão e corrente são definidos e uma metodologia para determinar as correntes do gerador ´e apresentada. As correntes obtidas do gerador garantem a maximização da potência extraída do vento bem como a minimização das perdas do conjunto gerador e retificador PWM. Além disso, a técnica de modulação vetorial na região de sobremodulação é revisada em detalhes e aplicada com objetivo de: (i) maximizar a potência do gerador, (ii) utilizar todo o recurso do barramento CC disponível pelo retificador PWM e (iii) obter uma transição suave para operação do retificador para o modo de seis-pulsos. Uma técnica de controle vetorial é apresentada e comparada. Um único controlador de corrente é projetado para todos os modos operacionais, sendo capaz de evitar tanto sobrecarga dos estados do controlador quanto os efeitos indesejáveis provenientes da operação na região de sobremodulação. A análise da estabilidade do sistema em malha fechada é investigada por meio de desigualdades matriciais lineares para determinar uma região de estabilidade garantida. Por fim, resultados de simulação são apresentados para demonstrar o bom desempenho do sistema proposto.