This thesis describes the development of several small signal analysis methods for the modelling of power electronic converters. The methods are written generally and are intended to be able to be applied to all converter classes. In the penultimate chapter these general models are used to model the capacitor commutated converter. All the contained methods are based around a time domain small signal model. This time domain small model is a linearization of a power electronic system of passive components and ideal switches described as a hybrid system. The key problem in the derivation of the small signal model is the correct determination and description of the linearized effect of switching instant variation. Three analysis methods based upon the small signal model are advanced in this thesis, these are; time domain sensitivity matrices for use in a Newton determination of the cyclic steady state of a power electronic converter, partial waveform construction of harmonic sensitivity matrices for studying sensitivity of converters to harmonic disturbances, and harmonic state space models also for the construction of harmonic sensitivity matrices and for study of dynamic systems. Each modelling technique is applied to the more common converter topologies of the Buck-Boost converter and the Graetz Bridge before being finally applied to the capacitor commutated converter. Each technique is compared to PSCAD-EMTDC simulations for verification.

Submitted by Renata Lopes (renatasil82@gmail.com) on 2016-12-21T11:00:37Z No. of bitstreams: 1 diegofagundesfabri.pdf: 7852736 bytes, checksum: 4ef1280e3a0eec15710a86fe8cad43ea (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2016-12-22T12:36:18Z (GMT) No. of bitstreams: 1 diegofagundesfabri.pdf: 7852736 bytes, checksum: 4ef1280e3a0eec15710a86fe8cad43ea (MD5) / Made available in DSpace on 2016-12-22T12:36:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 diegofagundesfabri.pdf: 7852736 bytes, checksum: 4ef1280e3a0eec15710a86fe8cad43ea (MD5) Previous issue date: 2011-03-03 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Neste trabalho, é realizada uma proposta de implementação de um analisador de harmônicos variantes no tempo para operação em tempo real, utilizando plataforma DSP TMS320F28027. O algoritmo utilizado para realização da decomposição harmônica é o da DFT de Janela Deslizante (Sliding-Window Recursive DFT). Este algoritmo é descrito completamente e são realizados estudos referentes à decomposição de sinais contendo inter-harmônicos ou variações na frequência fundamental, bem como são definidos parâmetros e uma estrutura para auxiliar na análise de presença de espalhamento espectral nas decomposições. Também é proposto um método para correção dos erros de amplitude e fase causados pelos filtros analógicos de entrada, a partir da manipulação dos componentes em quadratura da DFT. O algoritmo da DFT de Janela Deslizante é então implementado em plataforma DSP e são realizadas decomposições harmônicas de sinais reais através de um analisado protótipo proposto. Esta nova forma de análise no domínio do tempo dos harmônicos permite a observação e estudos de diversos fenômenos relacionados ao sistema de potência atual, de um novo ponto de vista. Além do estudo da DFT e do protótipo proposto, é realizado o desenvolvimento de uma nova estrutura de banco de filtros FIR QMF visando a decomposição harmônica. / This work proposes an implementation of a real-time time-varying harmonic analyzer using a DSP TMS320F28027 platform. The algorithm used to perform the harmonic decomposition is the Sliding-Window Recursive DFT. This algorithm is fully described, and studies are made concerning the decomposition of signals containing inter-harmonics and variations in their fundamental frequency. In addition to that, new parameters and an auxiliar structure are defined to assist the analysis of spillover presence in the signals decomposition. It is also proposed a method for correcting amplitude and phase errors caused by analog input filters, through the manipulation of the DFT quadrature components. The Sliding-Window DFT algorithm is then implemented in a DSP platform, and harmonic decompositions of real signals are performed using the proposed prototype. This new form of time-domain harmonics analysis allows the observation and study of various phenomena related to the power system from a new point of view. Besides the study of the DFT and the proposed prototype, a new filter bank structure using QMF FIR filter for harmonic decomposition is developed.

Submitted by Renata Lopes (renatasil82@gmail.com) on 2017-04-19T17:51:31Z No. of bitstreams: 1 maurodeoliveiraprates.pdf: 2945720 bytes, checksum: b2933ab3f965ae9545fd42098fbc9164 (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2017-04-20T12:29:12Z (GMT) No. of bitstreams: 1 maurodeoliveiraprates.pdf: 2945720 bytes, checksum: b2933ab3f965ae9545fd42098fbc9164 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-04-20T12:29:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 maurodeoliveiraprates.pdf: 2945720 bytes, checksum: b2933ab3f965ae9545fd42098fbc9164 (MD5) Previous issue date: 2014-04-10 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Neste trabalho, são apresentados e discutidos métodos que realizam levantamento de características do Sistema Elétrico de Potência (SEP) pela imposição de perturbações controladas. As características obtidas são a caracterização de conversores eletrônicos e impedância harmônica, impostas por afundamentos instantâneos de tensão e por wavelets, respectivamente. Em ambos os casos, utiliza-se a SWRDFT (do inglês, Sliding Window Recursive Discrete Fourier Transform). Assim, no primeiro momento são aplicados afundamentos de tensão para análise dos harmônicos variantes no tempo da corrente, em sistemas compostos por conversores eletrônicos. Já no segundo caso, é realizada a medição de impedância harmônica por meio da injeção de formas de onda wavelet. Para isso, utiliza-se a Wavelet Morlet Modificada (WMM), injetada de forma sequencial no SEP em diversas frequências. A SWRDFT é então utilizada para extrair as componentes harmônicas da tensão e corrente, obtendo-se assim a impedância harmônica do ponto de medição desejado. Este método foi testado em vários sistemas elétricos de diferentes níveis de complexidade e os resultados foram comparados com o obtido pelo bloco medidor de impedância do Simulink ®. Os resultados alcançados nos dois casos citados podem ser considerados satisfatórios para os propósitos a que se referem, fornecendo características importantes em um SEP. / In this work, two methods based on the injection of controlled disturbances are proposed in order to evaluate characteristics of the Electrical Power System (EPS). The proposed methods perform the characterization of electronic converters and harmonic impedance measurements by the imposition of voltage sags and wavelets, respectively. In both cases, SWRDFT (Sliding Window Recursive Discrete Fourier Transform) is used. Thus, in the first method, voltages sags are applied to electrical systems composed by electronics converters and the time varying harmonic content of current is analyzed. In the second method, the measurement of harmonic impedance by current by injecting forms of wavelet wave is performed. For this, the Modified Morlet Wavelet (MMW) is used and is sequentially injected in the EPS with different frequencies. The SWRDFT is then used to extract the harmonic components of the voltage and current and then, the harmonic impedance of the desired point of measurement can be calculated. The proposed method was tested on various electrical systems with different levels of complexity and the results are compared with the value obtained by the impedance meter Simulink ®. The results achieved by the proposed methods can be considered satisfactory, providing important technical features of the Electric Power System.