Made available in DSpace on 2016-08-29T15:32:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tese_2865_DissertacaoMestradoHendriksDelespostePaulino.pdf: 1424314 bytes, checksum: 8d6581da6789465cf57a0267df225329 (MD5) Previous issue date: 2009-09-16 / O trabalho apresenta o desenvolvimento e a implementação de um retificador de alta corrente, controlado por microcontrolador, baseado na configuração ANSI 45. Inicialmente, são apresentadas diversas topologias de conversores capazes de proporcionar corrente elétrica retificada de grande amplitude. A partir da análise das topologias bem como por estudos de simulação, definiu-se pela utilização da topologia ANSI 45, ficando evidenciadas as suas vantagens em relação à topologia de retificação trifásica por ponte de Graetz. Procedeu-se, então, à análise das etapas de operação do retificador, seguido do dimensionamento dos diversos componentes e com o projeto dos circuitos eletrônicos de interface do retificador com o microcontrolador. Um algoritmo de controle da corrente de carga do retificador foi desenvolvido em linguagem de máquina, o qual, a partir de um controlador proporcional integral, controla a corrente de saída do retificador, pela atuação no comando do disparo de tiristores da topologia ANSI 45 implementada. Foi construído um protótipo de laboratório de 6kW de potência máxima, com corrente de saída máxima de 300A e tensão de saída retificada máxima de 20V. Comparações entre resultados experimentais e resultados de simulações apontam que o modelo matemático utilizado foi adequado para a modelagem do retificador de corrente. Resultados experimentais tanto de regime permanente como da resposta dinâmica do retificador de corrente, bem como do seu rendimento, são apresentados e discutidos.

Orientador : Alvaro Geraldo Badan Palhares / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Campinas / Made available in DSpace on 2018-07-14T12:21:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Borges_RaimundoMoreira_M.pdf: 4117490 bytes, checksum: 642de235cb60ec73b1396a6085438df6 (MD5) Previous issue date: 1987 / Resumo: A procura por precisão e rapidez de resposta tem apimentado freqüentemente no controle de velocidade do acionamento das linhas de processo, particularmente nos acionadores de seções ou cadeiras de laminação, onde pequena diferença entre a velocidade dos motores tem influência considerável na qualidade e rendimento do processo. A competividade do mercado exige aumento das taxas de produção com qualidade, e a sobrevivência da empresa exige custos compatíveis. Desta forma o controle de velocidade deve garantir confiabilidade, precisão e rapidez de resposta. Aumento de confiabilidade significa minimização dos tempos de falha do sistema, que significam perda de produção, mão de obra e sobressalentes. A confiabilidade nos sistemas digitais ou analógico é aumentada com ajustes corretos que levem em consideração às limitações da máquina cc e sistema mecânico. É aumentada também com o uso dos microprocessadores nos sistemas digitais, cuja ocorrência de falha pelo emprego dos "chips" LSI cai de 0,04 falhas/dia dos sistemas analógicos com C.I., para 0,02 falhas/dia. A precisão de resposta é aumentada com o uso dos sistemas digitais em relação aos sistemas analógicos, onde em baixa velocidade o tacômetro é envolvido numa relação não linear entre o sinal de saída e o número rotações e "riple" das ranhuras, bem como nos amplificadores operacionais ocorrem desvios por variação de tensão e temperatura. Nos capitulos a seguir o controle de velocidade dos motores cc será desenvolvido. No Capitulo 1 será feito o modelamento do sistema retificador controlado - motor cc- sistema mecânico. As limitações como corrente descontinua, comutação e vibração torcional serão discutidas. A seguir, no Capitulo 2 será discutida a concepção do sistema de controle de velocidade visando satisfazer as limitações impostas e o desempenho exigido. No Capítulo 3 é desenvolvido um projeto de um sistema analógico ideal e seu desempenho estudado. No Capítulo 4, o sistema analógico desenvolvido é passado para o digital equivalente e limitações do sistema digital são discutidos. Nos Capítulos 5 e 6 a implementação é discutida para uso industrial e um modelo reduzido com fins mostrativos é implementado. Ao término de cada capítulo bibliografias e referências são enumerados / Abstract: Not informed / Mestrado / Mestre em Engenharia Elétrica

Orientador: Falcondes Jose Mendes de Seixas / Banca: Dionizio Paschoareli Junior / Banca: Guilherme de Azevedo e Melo / Banca: Luiz Carlos Gomes de Freitas / Banca: Roger Gules / Resumo: Os conversores ou retificadores multipulsos se apresentam como uma técnica passiva para melhorar a qualidade de energia na rede elétrica. Eles proporcionam baixa Distorção Harmônica Total de corrente (DHTi), resultando um elevado Fator de Potência (FP) e baixa ondulação na tensão de saída. Neste contexto apresenta-se um abrangente levantamento bibliográfico, com o intuito de classificar as inúmeras topologias CA-CC trifásicas. As topologias retificadoras CA-CC estudadas nesta tese utilizam transformadores não-isolados, ou autotransformadores, cujas conexões são denominadas de Estrela e Delta-diferenciais, que resultam em retificadores multipulsos. Como atrativo essas topologias apresentam baixas taxas kVA (parcela de potência processada pelos núcleos), o que leva a reduzidos peso e volume. São estruturas confiáveis e robustas, apresentam baixa complexidade de construção e produzem pequena interferência eletromagnética. Outra grande vantagem destas estruturas é a possibilidade de obter qualquer valor de tensão de saída para qualquer nível de tensão de entrada. Como contribuição deste trabalho, análises matemáticas e fasoriais foram realizadas para cada uma das configurações com topologias Delta e Estrela, obtendo expressões generalizadas com relação ao número de pulsos do retificador para cada uma delas. A partir deste equacionamento foi possível obter expressões unificadas para duas das configurações de diferentes topologias (denominadas de A e C). A análise unificada foi realizada tanto para tensão como para corrente, resultando no equacionamento utilizado no desenvolvimento de uma nova ferramenta de simulação e projeto para os retificadores com essas duas configurações. A partir da análise matemática de cada configuração foi possível desenvolver uma nova metodologia... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Nowadays the theme of Power Quality has been one of the most discussed topics. Several techniques for power factor correction are presented in the literature. The multipulse converters or rectifiers resurge as a passive technique to improve the power quality in the mains. They provide low Total Harmonic Distortion of current (THDi), high Power Factor (PF) and low ripple on the output voltage. This thesis shows a comprehensive bibliographic research with the purpose of classifying the several AC-DC three-phase topologies that improve the power quality in the mains. The topologies studied in this thesis use non-isolated transformers and are called as generalized Wye and Delta-differential connections. These connections show an advantage of low kVA-rating (power processed by the core), reducing weight and volume of these rectifier structures. The multipulse rectifiers are reliable and robust, they show low complexity construction and low electromagnetic interference. Another advantage for these connections is the possibility to choose any value of the output voltage for any level of input voltage. Several configurations for Wye and Delta topologies are presented. One of the contributions of this thesis were the mathematical and fasorial analysis made for all configurations in order to obtain generalized expressions related to the pulse numbers for each configuration. From this equation was possible to obtain unified expressions for two configurations of different topologies (denominated A and C). The analysis was realized for voltage and current, result in an equation used in the development of a new simulation tool and designed for the rectifiers with this two configurations. Through the mathematical analysis it was possible to realize a study connecting the rectifier average output voltage and... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

OLIVEIRA, E. F. de. Retificador trifásico PWM de alta eficiência com função bypass e características elevadora e abaixadora de tensão para carregamento de baterias de veículos elétricos. 2013. 84 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2013. / Submitted by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2013-08-08T14:00:31Z No. of bitstreams: 1 2013_dis_efoliveira.pdf: 2345099 bytes, checksum: 349db55930128c7ee4db98b071ede97e (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa(mmarlene@ufc.br) on 2013-08-08T14:00:48Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2013_dis_efoliveira.pdf: 2345099 bytes, checksum: 349db55930128c7ee4db98b071ede97e (MD5) / Made available in DSpace on 2013-08-08T14:00:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2013_dis_efoliveira.pdf: 2345099 bytes, checksum: 349db55930128c7ee4db98b071ede97e (MD5) Previous issue date: 2013-05-28 / When operating with large differences between input and output voltage levels, it is normally possible to identify a significant reduction on the performance of practically all topologies in regard of conversion efficiency. Reason for this is the increasing amount of processed energy that needs to be firstly stored in a passive element (inductor) before reaching the load. It is therefore possible to say that the higher the amount of such “indirect” energy is; the lower will be the converter efficiency. Such situation is especially critical when considering the operation of inverters or controlled rectifiers with power factor correction (PFC) because the converter sweeps practically all the possible values of duty cycle. In the case the difference between peak AC value and DC value is large; the modulation index will strongly deviate from 1. Consequently, even higher amount of losses are expected. In order to deal with the above referred drawbacks, it is proposed a 5-level three-phase PFC rectifier with an innovative approach, named bypass concept. This function allows the converter to switch between one of the available DC-links that best matches the required output levels depending on the operating point of the sinus wave, thus maximizing the efficiency. Furthermore, the referred bypass function enables direct access to the required lower voltage level by the load, reducing significantly the amount of losses. The 5-level operation allows the voltage steps to be lower than those found in three and two-level topologies, from where lower harmonic contents, reduction of common mode current and EMI are observed. Finally, the output DC-DC converters are designed for only a fraction of the nominal power, having a rather reduced impact on additional losses and also on the converter size. In addition, possible power electronics configurations for charging of EVs are presented. Suitable three-phase PFC rectifier topologies with sinusoidal input currents and controlled output voltage are analyzed and proposed, and their functionality and basic characteristics briefly described. Analytical formulas for calculating the current stresses on the power semiconductors are provided, and in order to evaluate comparatively the performance of selected topologies, dimensionless benchmark factors are derived concerning the semiconductor stresses and the volume of the main inductive components. The characteristics of the proposed system, including the principle of operation, modulation strategy, dimensioning equations and calculated losses and efficiency, are described in detail. Finally, the feasibility of the bypass concept is demonstrated by means of experimental results obtained from a 22 kW hardware prototype. / Quando um conversor opera com uma larga diferença entre os níveis de tensão de entrada e de saída, normalmente é possível identificar uma redução significante no seu desempenho. A razão disto é o aumento da quantidade de energia processada, que primeiramente precisa ser armazenada em um elemento passivo (indutor), antes de ser entregue à carga. É possível dizer que quão maior for a quantidade dessa energia “indireta”, menor será a eficiência do sistema. Tal situação é especialmente crítica para inversores e retificadores com correção de fator de potência (PFC), visto que a razão cíclica dos interruptores abrange praticamente todos os possíveis valores. Em casos em que a diferença entre o valor de pico da tensão CA e o valor médio da tensão CC é grande, o índice de modulação é desviado consideravelmente de 1 e, consequentemente, maiores perdas são esperadas. Para lidar com tal situação, é proposto um retificador com característica abaixadora e elevadora utilizando uma função chamada de bypass. Esta função permite que o retificador escolha entre os dois barramentos o que melhor se adapta ao nível de saída desejado em função do ponto de operação da tensão senoidal de entrada, maximizando a eficiência. Algumas das vantagens esperadas com a utilização da função bypass são: redução das perdas totais por meio da operação parcial com estágio único; maior número de níveis de tensão, reduzindo a corrente de modo comum e o volume do filtro de entrada, além de resultar em menores esforços de tensão sobre os semicondutores; e, finalmente, redução de perdas adicionais e no tamanho do sistema, visto que o conversor Buck de saída é projetado para apenas uma fração da potência total. Em adição, são apresentadas possíveis configurações de conversores de potência para o carregamento de baterias de veículos elétricos. Topologias de retificadores trifásicos com PFC com corrente de entrada senoidal e tensão de saída controlada são analisadas e propostas, e suas funcionalidades e características básicas descritas brevemente. Fórmulas analíticas para o cálculo dos esforços de tensão e corrente sobre os semicondutores de potência são fornecidas. A fim de avaliar comparativamente o desempenho das topologias selecionadas, fatores adimensionais de referência são definidos com base nos esforços elétricos sobre os semicondutores e no volume dos indutores. As características do sistema proposto, incluindo princípio de operação, estratégia de modulação, equações de dimensionamento e cálculos de perdas e eficiência, são descritas em detalhes. Finalmente, a viabilidade do conceito de bypass é demonstrada por meio de resultados experimentais obtidos a partir de um protótipo de 22 kW.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2015. / Made available in DSpace on 2015-09-15T04:07:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 334240.pdf: 21187793 bytes, checksum: 5eed8d694e0cd83ca67ef80b1723acda (MD5) Previous issue date: 2015 / Esta tese de doutorado tem por objetivo a proposta de uma nova família de conversores ca-cc três níveis unidirecionais híbridos a capacitor chaveado. São propostos conversores monofásicos e trifásicos. As características principais dos conversores são o fornecimento de alto fator de potência e elevado ganho de tensão sem o uso de transformadores. Para isso, unem dois conceitos distintos dentro da eletrônica de potência moderna que são: o controle de corrente por armazenamento indutivo e a elevação de tensão por comutação capacitiva. Os conversores apresentam baixos esforços de tensão, reduzido número de semicondutores comandados e baixa distorção harmônica na corrente de entrada. É proposta uma especificação de projeto com potência de saída de 2500 W para os conversores monofásicos e de 7500 W para os retificadores trifásicos, alimentados com tensão de entrada ca de 220 V e tensão de saída cc de 1600 V. O estudo é conduzido de forma a propiciar o entendimento, projeto e dimensionamento dos elementos do sistema. São apresentados estudos teóricos, simulações, além de resultados experimentais.<br> / Abstract : This thesis aims studies of a new family of ac-dc three-level hybrid switched-capacitor converters. Are proposed both single-phase as well as three-phase converters. The main features of the proposed converters are high power factor correction and high voltage gain operation without isolation transformers. These converters merge two different concepts in modern power electronics, that are: current control by inductive storing energy and increased of the output voltage by capacitive commutation. The converters have low voltage stress, reduced number of switches and low harmonic distortion in the input current. Experimental and simulation results for a 2500 W, single-phase converters, and 7500 W, three-phase converters, laboratory prototype are shown. Both converters work with input voltage of 220 Vac and output voltage of 1600 Vdc. This Thesis is focused to theoretical understanding and design of all elements of the system.

Orientador: Sigmar M. Deckmann / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Campinas / Made available in DSpace on 2018-07-17T12:41:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Silva_JorgeEdwinBenavides_M.pdf: 2541771 bytes, checksum: 45643eb29bfb34374f775c1ac766d45b (MD5) Previous issue date: 1986 / Resumo: O objetivo deste trabalho é contribuir para a redução do problema das flutuações de tensão, responsáveis pelo efeito de cintilação luminosa. A solução consiste no controle rápido do fluxo de potência reativa, utilizando um compensador estático baseado em reator controlado por tiristores (RCT). São propostos e desenvolvidos dois esquemas de controle, direto e realimentado, sendo possível também combinar as vantagens de ambos, mediante o controle híbrido são processados em forma discreta no tempo, os sinais de tensão, corrente e ângulo, obtidos de uma carga variável. Com a implementação de um equipamento experimental foram obtidos resultados que permitem concluir que os critérios estabelecidos e os métodos utilizados são apropriados para a redução eficiente das flutuações de tensão. / Abstract: The goal of this work is to contribute for the reduction of the voltage fluctuation problem producing lamp-flicker. The solution is obtained by a fast control of reactive power flow, using thyristor controlled reactor based static compensators. Both, feedback and feedforward control schemes are proposed, and through hybrid control is it possible to take advantage of the two control methods. Voltage, current and angle information of a variable load perturbation are processed in a discrete time way. With the experimental equipment implementation, results where obtained showing that the adopted criteria and the used methods lead to a suitable voltage fluctuation reduction. / Mestrado / Mestre em Engenharia Elétrica

Orientador: Eduardo Carlos Bianchi / Co-orientador: Vicente Luiz Scalon / Banca: Dayse Iara dos Santos / Banca: Bento Rodrigues de Pontes Junior / Banca: Olivio Novaski / Banca: Jaime Gilberto Duduch / O Programa de pós Graduação em Ciência e Tecnologia de Materiais, PosMat, tem caráter institucional e integra as atividades de pesquisa em materiais de diversos campi / Resumo: A retificação é um processo de acabamento, sendo normalmente o último processo da sequência de fabricação. Assim, qualquer benefício obtido na retificação é de grande valor para todo o processo de fabricação. Danos térmicos são uma das principais limitações do processo de retificação, por isso, é importante compreender os fatores que afetam a temperatura de retificação. o desempenho da técnica de lubri-refrigeração otimizada foi investigada e comparada com a técnica de lubri-refrigeração convencional para estimar o fluxo do calor dissipado para a peça de trabalho e assim verificar o máximo aumento da temperatura superficial da zona de contato entre o rebolo convencional de Al2O3 e a peça de aço ABNT 1020, levando-se em conta variáveis tais como a distribuição total de fluxo de calor e como ele é modelado (retangular ou triangular), as características térmicas da peça de trabalho e assim por diante. O problema direto foi solucionado a partir da equação de difusão de calor associado ao problema de condução de calor bidimensional em regime transiente utilizando-se do Método de Volumes Finitos para a sua discretização. Para a solução do problema inverso em transferência de calor fez-se o uso das temperaturas medidas experimentalmente para estimar o fluxo de calor na interface entre o rebolo e a superfície da peça (função objetivo). Foi aplicada a técnica inversa da Seção Áurea para a estimativa do fluxo de calor. Quando comparada à técnica do método convencional de aplicação de fluido, o fluxo de calor conduzido para a peça de trabalho foi reduzido em 84,0% nos ensaios realizados com profundidade de corte de 30um, em 74% nos ensaios com 45um e em 62,2% nos ensaios mais severos de 60um, demonstrando de forma clara e aplicabilidade do método otimizado de aplicação de fluido. O método otimizado foi efetivo na redução das temperaturas superficiais das regiões afastadas da região... / Abstract: Grinding is a finishing process, usually being the last sequence of the manufacturing process. Thus, any benefit obtained in the grinding is of great value to the entire manufacturing process. Thermal damage is one of the main limitations of the grinding process, so it is important to understand the factors that affect the temperature rectification. The technial performance of optimized lubrification and cooling was investigated and compared with the conventional lubrification and cooling technique to estimate the flow of heat dissipated into the workpiece and thus to check the increase in the maximum surface temperature in the contact zone between the conventional grinding wheel Al2O3 and the piece of AISI 1020, taking into account variables such as the total distribution of heat flow and how it is modeled (rectangular or triangular), the thermal characteristics of the workpiece, the geometry of the grinding wheel/workpiece interface and so on. The direct problem was solved from the heat diffusion equation associated with the problem of two-dimensional heat conduction in transient regime utilizing the finite volume method for its discretization. For the solution of the inverse problem of theat transfer the experimentally measured temperatures was used to estimate the heat flux at the interface between the grinding wheel and workpiece surface (objective function). The inverse technique of Golden Section was applied to estimate heat flow. When compared to the conventional technique of method of application fluid, the heat flow conducted to the workpiece was reduced by 84,0% in the tests performed with cutting depth of 30um, at 74,0%in the tests with 45 um and 62,2% in the tests practices of 60 um, clearly demonstrating the applicability of the optimized method of fluid application. The optimized method was effective in reducing the surface temperature of the remotest regions in the cutting region indicating that the front and back cooling... / Doutor

Orientador: Paulo Roberto de Aguiar / Banca: Eduardo Carlos Bianchi / Banca: Janaina Fracaro de Souza Gonçalves / Resumo: O monitoramento em tempo real do processo de dressagem vem se tornando cada vez mais necessário, pois tem um papel muito importante no acabamento de peças produzidas pelo processo de retificação. Por outro lado, o desgaste dos dressadoers é muito custoso e pouco eficiente para ser monitorado visualmente, como normalmente é feito nas indústrias. O sensor de vibração é uma grande ferramenta na automação desse processo, porém ainda é pouco utilizado, como se constata na literatura. Este trabalho apresenta um método de classificação do desgaste da ferramenta de ponta única em três condições distintas (novo, meia-vida e desgastado), por meio de vibração e redes neurais. Ensaios de dressagens foram realizados em uma retificadora plana tangencial, rebolo de óxido de alumínio, com a aquisição dos sinais de vibração por meio de um sensor fixo no suporte do dressador. Um estudo foi desenvolvido do espectro do sinal para as três condições de desgaste, no qual sete bandas de frequências foram selecionadas. Vários modelos neurais foram testados, os quais possuíam como entradas duas estatísticas obtidas a partir do sinal original filtrado para uma dada banda de frequência selecionada. Após centenas de combinações de entradas, número de camadas ocultas e número de neurônio, dois melhores modelos foram escolhidos e analisados, os quais apresentaram resultados com até 98,3% de taxa de acertos / Abstract: Real time monitoring of the dressing process is becoming more and more necessary because it plays a very important role in the finish of the part manufactured by the grinding process. On the other hand, dresser wear is very expensive and not much effective to be monitored visually, but it is usually so developed in industry. The vibration sensor can be a useful tool in the process automation; however, it is rarely used as can be verified in research works. This work presents a classification method for three wear conditions (new, semi-new, and worn) of single-point dresser by using vibration signal and neural networks. Experimental runs were carried out in a surface grinding machine equipped with aluminium oxide grinding wheel, where the vibration signal was acquired by a fixed sensor attached to the dresser bolder. The signal spectra analysis was performed with regarding to the aforementioned wear conditions, and seven frequency bands were selected. Several neural network models were tested, which had two input statistics from the digital processing of the raw signal filtered for a given frequency band selected. Following hundreds of input combinations, number of hidder layers and neurons, two best models were chosen and analyzed, which showed results with up to 98.3% success rate / Mestre

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2017 / Made available in DSpace on 2017-09-19T04:09:58Z (GMT). No. of bitstreams: 1 348173.pdf: 10293889 bytes, checksum: 5f586916d8d1f8d875e6448813efdbf6 (MD5) Previous issue date: 2017 / Este trabalho propõe uma família de retificadores boost unidirecionais com alto ganho, esforços de tensão reduzidos nos interruptores e correção de fator de potência. Os conversores propostos baseiam-se na integração entre retificadores boost convencionais e uma célula multiplicadora de tensão tipo ladder a capacitor chaveado. O alto ganho em tensão com esforços de tensão reduzidos sobre os interruptores permite o uso de interruptores mais rápidos e de menor custo. Além disto, a célula de capacitor chaveado é modular e permite cascateamento de seus módulos para aumentar o ganho, e isto permite generalizar o ganho das estruturas em função do número de células usadas. O retificador boost híbrido é apresentado com o indutor no lado CA e, ao alterar a célula de comutação do retificador híbrido, duas novas estruturas bridgeless são geradas. As estruturas propostas podem utilizar as estratégias de controle clássico dos retificadores boost convencionais para obter fator de potência próximo à unidade e tensão de saída controlada. A divisão de tensão na célula de capacitor chaveado ocorre naturalmente e, desta forma, não são necessárias estratégias extras de modulação ou malhas adicionais de controle para tal. Além disto, a tensão nos interruptores é igual à tensão sobre os capacitores, que é uma fração da tensão de saída em função do número de células cascateadas. O trabalho apresenta as análises estática e dinâmica, tanto da célula de capacitor chaveado, quanto das estruturas. A análise da célula individual é usada para o seu dimensionamento, estimação das perdas e para verificar a influência dinâmica da célula no sistema. Por fim, é proposto um modelo dinâmico de ordem reduzida (segunda ordem) das estruturas originais de quarta ordem. Serão apresentadas validações por simulação e experimental das estruturas propostas para a seguinte especificação: 1 kW, 220 V CA de entrada e 800 V CC de saída e frequência de comutação de 100 kHz. Valores de rendimento em torno de 97 % foram obtidos nas estruturas bridgeless. / Abstract: This work proposes a family of bridgeless boost unidirectional rectifiers with high voltage gain, reduced voltage stress on the switches and power factor correction. The proposed converters are based in the integration between the conventional boost rectifier and a ladder switched capacitor voltage multiplier cell. The high voltage gain with reduced voltage stress on the components makes it possible to use faster and low-cost components. Also, the switched capacitor cells are modular and their modules can be stacked to increase the gain, and this allows the generalization of the structures' gain in function of the number of stacked cells. The hybrid boost rectifier is presented with the inductor at the AC side and, by modifying the switching cell of the hybrid rectifier, two novel bridgeless structures are generated. The proposed structures may controlled by the conventional boost rectifiers classic control strategy in order to obtain near unit power factor and regulated output voltage. The voltage self-balance in the switched capacitor cell occurs naturally, therefore no extra modulation technique or additional control loops are necessary. Also, the voltage stress on the switches are the voltage on the capacitors, which is a fraction of the output voltage in function of the number of stacked cells. The work presents the steady state and dynamic analysis of the structures and the switched capacitor cell. The individual analysis of the switched capacitor cell is used for its design, power loss estimation and to verify the dynamic influence of the switched capacitor cell in the entire system. Finally, a reduced order (second order) model of the fourth order original structures. Theoretical analysis, simulation and experimental validations of the proposed structures will be presented for the following specifications: 1 kW, 220 V AC input, 800 V DC output and 100 kHz switching frequency. Near 97% efficiency values were obtained in the bridgeless structure.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico,. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2016. / Made available in DSpace on 2016-09-20T04:47:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 340837.pdf: 10721089 bytes, checksum: 78fd1b4474959ceb11c6733c68667111 (MD5) Previous issue date: 2016 / Neste trabalho são apresentados os estudos de retificadores bidirecionais aplicados para as redes de distribuição ativas com barramento em corrente contínua (CC) bipolar, assim como outros conversores, os quais desempenham importantes funções em tais redes. Possíveis arranjos destes em redes ativas de distribuição, incluindo microrredes em CC,são investigados e comparados. Além disto, neste trabalho é apresentado o estudo e a implementação prática de uma rede ativa em CC bipolar,centrado principalmente em rendimento da microrrede, ou seja, do ponto de vista das perdas globais do sistema de distribuição. Baseado nestes estudos será realizada a escolha da topologia de retificador que fará aconexão entre a rede principal e a microrrede em corrente contínua. Ao longo do trabalho, será mostrado que o conversor escolhido é o retificador NPC operando em três níveis, devido ao melhor rendimento apresentado. Buscando trazer melhorias para o conversor NPC, nesta tese será proposta uma técnica de modulação para o cancelamento da ondulação de baixa frequência da tensão do ponto central do referido conversor e, consequentemente sua melhor adaptação ao fornecimento de energia em barramento CC bipolar. Resultados de simulação e experimentais serão apresentados para demonstrar que a técnica para o cancelamento da ondulação de tensão do ponto central é efetiva. Por fim, será apresentada a proposta de incluir um circuito adicional ao NPC, para executar as funções de cancelamento da corrente de baixa frequência do ponto central da microrrede em toda a faixa de operação do retificador, assim como balancear as tensões dos barramentos parciais, em operação normal. Isto resolve algumas limitações inerente são conversor NPC no que se refere à sua capacidade de balanceamento do barramento CC em condições de carregamento desbalanceado. Além disto, em caso de falha de algum braço do retificador, este circuito poderá prover tolerância a falhas.<br> / Abstract: This work presents analysis of bidirectional power rectifiers applied tofuture dc bipolar active distribution networks, as well as other converters that perform important functions in such systems. Possible arrangements of these converters in active distribution networks, including dc microgrids, are investigated. Moreover, study and practical implementation of a dc bipolar active network, mainly focused on the system-wide efficiency, i.e., from the perspective of the overall system losses is discussed. Based on these losses the rectifier topology ischosen. This rectifier provides the interface between the main network to the dc active network. In the course of the work it is shown that thechosen converter is the three-level/-phase NPC, due to the achievable higher overall efficiency. In order to introduce improvements to theNPC converter, this work proposes a modulation technique for the cancellation of the dc-link center point low frequency current components. Simulation and experiment results are presented to show that the proposed center point cancellation technique is effective. Finally, an additional circuit is presented to be added to the originalNPC converter with the function to perform the cancellation of the dclink center point low frequency current in all operating range of rectifierand provide balance of the dc-link partial voltages, during regularoperation. This circuit solves the inherent limitations of the NPCrectifier regarding its ability to control the partial dc-link voltages underhighly unbalanced conditions. In case of failure of a rectifier leg this additional circuit can provide fault-tolerant operation.