O presente trabalho tem por objetivo o desenvolvimento de um modelo analógico dinâmico do IGBT 2MBI1200U4G-170 para simulação SPICE para a análise de tempos de comutação, perdas e corrente de carga. Este desenvolvimento foi motivado pelo fato de não se dispor de modelos prontos para IGBT para faixas de tensão e corrente na ordem de kV e kA, destinado ao projeto de um conversor CC para controle de motores de tração em locomotivas diesel-elétricas. Como parte do processo se fez uma tentativa de modificação do modelo padrão de IGBT da plataforma Cadence Orcad 16.5, baseada nos trabalho de Hefner, considerada uma forma de modelo físico. Verificou-se que o correto levantamento dos dados para o modelo físico não seria compensatório frente às análises desejadas, o que gerou necessidade por outras formas de modelagem. Decidiu-se por um modelo analógico, obtido com dados do catálogo do componente descritos em tabelas e como fontes de tensão e corrente. Os resultados mostraram-se adequados para projeto térmico, análise de formas de onda e corrente de porta e coletor. A simulação é comparada com curvas da documentação do fabricante e com dados obtidos a partir de testes estáticos em laboratório com duas topologias. Testes foram feitos com tensão de entrada de 74V, 300V, 900V e 1000V, frequências de comutação de 200Hz, 416Hz, 1kHz e 2kHz e correntes de carga de até 1400A. A corrente de carga apresentou diferenças de até 3% com a medida em laboratório e a temperatura divergiu em até 7% com a medida no dissipador do protótipo usado. / This paper presents the design report for an analog IGBT SPICE model, part number 2MBI1200U4G-170. The modeling was perceived as a interesting tool in order to analyze the switching times and losses during the development, not performed at the University, of a chopper DC-DC converter used for current control of traction motors of diesel-electric locomotives. The main motivational factor was that an practical and quick approach was wanted and none standard model was found for the intended IGBT part number. As part of the process, an attempt to modify the standard SPICE model of the Cadence Orcad 16.5, which is a physics model based on Hefner works, was made. It was verified that the correct data collecting for the standard model would not be compensatory, so other modeling techniques were needed. It was decided an analog modeling would be used. The modeling achieved uses no more than the information found on the component datasheet described in tables format, voltage and current sources. The validation was done in two different topologies with load currents up to 1400A, switching frequencies of 200Hz, 416Hz, 1kHz and 2kHz and input voltages of 74V, 300V, 900V and 1000V . Comparatives were done with the vendor catalog and laboratory data. The model is satisfactory for heat, collector and gate currents analysis. The simulation current and temperature results showed differences up to 3% and 7%, respectively, when compared to laboratories measurements.

O presente trabalho tem por objetivo o desenvolvimento de um modelo analógico dinâmico do IGBT 2MBI1200U4G-170 para simulação SPICE para a análise de tempos de comutação, perdas e corrente de carga. Este desenvolvimento foi motivado pelo fato de não se dispor de modelos prontos para IGBT para faixas de tensão e corrente na ordem de kV e kA, destinado ao projeto de um conversor CC para controle de motores de tração em locomotivas diesel-elétricas. Como parte do processo se fez uma tentativa de modificação do modelo padrão de IGBT da plataforma Cadence Orcad 16.5, baseada nos trabalho de Hefner, considerada uma forma de modelo físico. Verificou-se que o correto levantamento dos dados para o modelo físico não seria compensatório frente às análises desejadas, o que gerou necessidade por outras formas de modelagem. Decidiu-se por um modelo analógico, obtido com dados do catálogo do componente descritos em tabelas e como fontes de tensão e corrente. Os resultados mostraram-se adequados para projeto térmico, análise de formas de onda e corrente de porta e coletor. A simulação é comparada com curvas da documentação do fabricante e com dados obtidos a partir de testes estáticos em laboratório com duas topologias. Testes foram feitos com tensão de entrada de 74V, 300V, 900V e 1000V, frequências de comutação de 200Hz, 416Hz, 1kHz e 2kHz e correntes de carga de até 1400A. A corrente de carga apresentou diferenças de até 3% com a medida em laboratório e a temperatura divergiu em até 7% com a medida no dissipador do protótipo usado. / This paper presents the design report for an analog IGBT SPICE model, part number 2MBI1200U4G-170. The modeling was perceived as a interesting tool in order to analyze the switching times and losses during the development, not performed at the University, of a chopper DC-DC converter used for current control of traction motors of diesel-electric locomotives. The main motivational factor was that an practical and quick approach was wanted and none standard model was found for the intended IGBT part number. As part of the process, an attempt to modify the standard SPICE model of the Cadence Orcad 16.5, which is a physics model based on Hefner works, was made. It was verified that the correct data collecting for the standard model would not be compensatory, so other modeling techniques were needed. It was decided an analog modeling would be used. The modeling achieved uses no more than the information found on the component datasheet described in tables format, voltage and current sources. The validation was done in two different topologies with load currents up to 1400A, switching frequencies of 200Hz, 416Hz, 1kHz and 2kHz and input voltages of 74V, 300V, 900V and 1000V . Comparatives were done with the vendor catalog and laboratory data. The model is satisfactory for heat, collector and gate currents analysis. The simulation current and temperature results showed differences up to 3% and 7%, respectively, when compared to laboratories measurements.

Submitted by Marta Toyoda (1144061@mackenzie.br) on 2018-03-09T16:59:58Z No. of bitstreams: 2 GUILHERME BOSCOLO DOS SANTOS.pdf: 18400225 bytes, checksum: 47dbfd4bd3d74984f6d4c7bfff9e594d (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Approved for entry into archive by Paola Damato (repositorio@mackenzie.br) on 2018-04-04T11:41:38Z (GMT) No. of bitstreams: 2 GUILHERME BOSCOLO DOS SANTOS.pdf: 18400225 bytes, checksum: 47dbfd4bd3d74984f6d4c7bfff9e594d (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Made available in DSpace on 2018-04-04T11:41:38Z (GMT). No. of bitstreams: 2 GUILHERME BOSCOLO DOS SANTOS.pdf: 18400225 bytes, checksum: 47dbfd4bd3d74984f6d4c7bfff9e594d (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Previous issue date: 2018-01-30 / With the establishment of digital television technology, improvements have emerged com- pared to analogue, such as bringing users better quality picture and video. This transition of the analogue/digital system is already a reality in Brazil, so that organs linked to the Brazilian government are performing the process of switch-off the analogue signal. This switch-off aims to release the electromagnetic spectrum in the UHF band to allow the expansion of mobile broadband. Due to this operation in adjacent bands, there is a pos- sibility that the LTE signal interferes with digital TV. Studies presented by researchers report that antennas designed with ”smart” characteristics can reduce interference from unwanted signals. When designed with dual polarization, such antennas enable the wireless link to become more robust due to differences polarization existing between the transmitter and the receiver of the current communications systems. This essay presents a new pro- posal of dual-polarized antenna, whose operating is destined to the radio frequency range of the digital television after the switch-off, so that it can be used in the current digital te- levision standard as in the next-generation of digital broadcasting. The proposed antenna was designed with a full wave electromagnetic field simulator. A prototype was simulated and built and experimental results showed that the proposed antenna could cover a band of 384 MHz in the UHF band and 40 MHz in the high VHF band as well as serving as a filter for the LTE band. Tests were performed using software defined radio and showed their reception quality. / Com o estabelecimento da tecnologia da televisão digital, melhorias surgiram comparadas com à analógica, como levar aos usuários uma melhor qualidade de imagem e vídeo. Essa transição do sistema analógico/digital já é uma realidade no Brasil, de modo que órgãos ligados ao governo brasileiro já estão realizando o processo de desligamento do sinal analógico. Esse desligamento que tem por objetivo liberar o espectro eletromagnético na faixa de UHF para permitir a expansão da banda larga móvel. Devido a esta operação em faixas adjacentes, existe a possibilidade do sinal LTE interferir na TV digital. Estudos apresentados por pesquisadores relatam que antenas projetadas com características de “inteligentes” podem reduzir interferências vindas de sinais indesejáveis. Quando projetadas com dupla polarização, tais antenas ainda possibilitam que o enlace sem fio se torne mais robusto frente às diferenças de polarização existentes entre o transmissor e o receptor dos sistemas de comunicações atuais. Esta pesquisa apresenta uma nova proposta de antena com dupla polarização, cuja faixa de operação é destinada a faixa de radiofrequência da televisão digital após o desligamento do sinal analógico, de forma a ser utilizada no atual sistema de televisão como em sua próxima geração. A antena proposta foi projetada com simulador de campo eletromagnético de onda completa. Um protótipo foi simulado e construído e os resultados experimentais demonstraram que a antena proposta pode cobrir uma banda de 384 MHz na faixa do UHF e 40 MHz na de VHF alto além de servir como filtro para a faixa do LTE. Testes foram realizados utilizando rádio definidos por software e mostraram sua qualidade de recepção.