Made available in DSpace on 2016-12-12T17:38:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Claudio Bruning.pdf: 22335027 bytes, checksum: fe824200f322a8e500ff651ebdad0fcd (MD5) Previous issue date: 2015-09-23 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / In 2017 the standards organization(s) in the North American and European markets are reducing the allowable limits for harmonic distortion which may increase the need for PFC circuits; therefore, this paper presents study on a rectifier design with high power factor applied in a home appliance refrigerator that meets the requirements of North American and European markets. The electronic board must drive a refrigerator compressor that uses a linear technology. A comparison between different solutions is presented from which two were selected for implementation. These solutions, known as bridgeless PFC, integrate the rectification and the CC-CC conversion in the same stage reducing the conduction losses. The One Cycle Control (OCC) technique was selected due to its simpler auxiliary circuit requirements. Dynamic modeling and quantitative analysis of the converter was performed and a design methodology was derived. This methodology was used to design and build a 300𝑊 prototype with a bus voltage of 390𝑉 and input voltage with two different ranges, 97𝑉 up to 140𝑉 and 180𝑉 up to 264𝑉 . The results include steady state and transient analyses, efficiency, thermal performance and harmonics standards analyses. / Este trabalho apresenta o estudo de um retificador com elevado fator de potência no controle eletrônico de um refrigerador destinado aos mercados norte-americano e europeu, o qual faz uso de um compressor com tecnologia linear. A demanda decorre dos requisitos normativos exigidos por estes mercados, os quais possivelmente a partir de 2017 só poderão ser atendidos com a utilização de circuitos retificadores com elevado fator de potência. Apresenta-se uma comparação entre diferentes soluções, dentre as quais duas foram selecionadas mantendo-se a mesma plataforma. Estas soluções são conhecidas como bridgeless e integram as etapas de retificação e conversão CC-CC em um único estágio, possibilitando a diminuição das perdas por condução. Foi selecionada a técnica conhecida como One Cycle Control (OCC) devido a simplificação dos circuitos auxiliares necessários. Para a implementação do protótipo, é realizada a modelagem dinâmica e a análise quantitativa dos conversores, bem como a definição de todos os componentes necessários. Os conversores são desenvolvidos para atuar até 300 𝑊 com tensão de barramento de 390 𝑉 e tensão eficaz de entrada entre 97 𝑉 140 𝑉 e 180 𝑉 −264 𝑉 . O protótipo é avaliado em condições de regime permanente, transitória, verificação da eficiência, avaliação térmica e atendimento das normas necessárias.

Made available in DSpace on 2015-05-08T14:57:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 3795959 bytes, checksum: 7a11a6cf0b41c67297d55642c2b80df3 (MD5) Previous issue date: 2014-02-21 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / In this work, we analyse different architectures of analog-to-digital converters (ADC) and propose an architecture based on sampling by crossing levels and adaptive quantization step, aiming at reducing the energy required to convert and process specific signals. The proposed architecture has parameters which can be dynamically configured by the user, as to adapt the conversion process to the signal being sampled and to the requirements of power consumption of the target application. The architecture was modeled and simulated using Matlab, and used to convert several test signals, of which an ECG signal. The use of the proposed architecture resulted in SNR improvements of up to 10dB if compared against uniform (periodic) sampling. The digital logic was implemented in FPGA from a SystemVerilog description functionally compatible with the Matlab model, and the analog part was implemented with discrete components. / Neste trabalho, faz-se uma análise de diferentes arquiteturas de conversores analógico-digitais, e propõe-se uma arquitetura de conversor analógico-digital baseado em amostragem por cruzamento de níveis (não-uniforme) com adaptação do passo de quantização, com o objetivo de reduzir o consumo de energia requerido pela conversão analógica-digital e processamento de sinais com características específicas. A arquitetura proposta possui parâmetros que podem ser configurados dinamicamente pelo usuário, a fim de que o processo de conversão se adeque às características do sinal a ser amostrado e aos requerimentos de consumo de energia da aplicação. A arquitetura foi modelada e simulada em MatLab, tendo sido utilizada na conversão de diversos sinais de teste, dentre os quais um sinal típico de eletrocardiograma. Verificou-se que a amostragem não-uniforme com adaptação do passo de quantização proposta resultou em um aumento da relação sinal-ruído do sinal amostrado de até 10dB quando comparado com a amostragem uniforme. A implementação da parte digital foi feita em FPGA a partir de uma descrição em SystemVerilog funcionalmente compatível com o modelo em Matlab, e a parte analógica foi implementada com componentes discretos.

Made available in DSpace on 2015-05-08T15:00:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 parte1.pdf: 2575179 bytes, checksum: 8796ecfea1de6030d7f2f9efa941e491 (MD5) Previous issue date: 2010-12-01 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / This work presents theoretical and experimental study of a system of control for a steam generator. This system was developed to control the crystallization of a cooling system for absorption. The control system maintains the pressure generator above the zone of crystallization of diagram temperature pressure-saturated solution concentration of LiBr-water. The control is accomplished through simultaneous use of the relay and the frequency converter. The frequency converter acts in engine speed of pump firing of condenser cooling tower, while the relay operates directly into the burner of the generator, consecutively in thermal power of combustion. The control system can act in any pressure reference values above the zone of crystallization of absorption cooling system. In the control flow control techniques were used and fuzzy Modeling and control power thermal combustion, on-off control. Ten different experiments were conducted, which proved the efficiency of the system of control. / Neste trabalho apresenta-se o estudo teórico e experimental de um sistema de controle para um gerador de vapor. Este sistema foi desenvolvido para controlar a cristalização de um sistema de refrigeração por absorção. O sistema de controle mantém a pressão do gerador acima da zona de cristalização do diagrama temperatura-pressãoconcentração de solução saturadas do LiBr-água. O controle é realizado por meio do uso simultâneo do relé e o conversor de freqüência. O conversor de freqüência atua na velocidade do motor de acionamento da bomba da torre de resfriamento do condensador, enquanto o relé opera no queimador do gerador, consecutivamente na potência térmica de combustão. O sistema de controle pode atuar em quaisquer valores de referência de pressão acima da zona de cristalização do sistema de refrigeração por absorção. No controle da vazão foram utilizados técnicas de controle e modelagem Fuzzy e para controlar a potência térmica combustão, o controle on-off. Foram realizados dez experimentos diferentes, que comprovam a eficiência do sistema de controle.

Made available in DSpace on 2014-12-17T14:54:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 JeanPD_TESE.pdf: 2551926 bytes, checksum: 0cea6096dad85829234a17d89574bd1e (MD5) Previous issue date: 2010-07-15 / This work describes the study, the analysis, the project methodology and the constructive details of a high frequency DC/AC resonant series converter using sequential commutation techniques for the excitation of an inductive coupled thermal plasma torch. The aim of this thesis is to show the new modulation technique potentialities and to present a technological option for the high-frequency electronic power converters development. The resonant converter operates at 50 kW output power under a 400 kHz frequency and it is constituted by inverter cells using ultra-fast IGBT devices. In order to minimize the turn-off losses, the inverter cells operates in a ZVS mode referred by a modified PLL loop that maintains this condition stable, despite the load variations. The sequential pulse gating command strategy used it allows to operate the IGBT devices on its maximum power limits using the derating and destressing current scheme, as well as it propitiates a frequency multiplication of the inverters set. The output converter is connected to a series resonant circuit constituted by the applicator ICTP torch, a compensation capacitor and an impedance matching RF transformer. At the final, are presented the experimental results and the many tests achieved in laboratory as form to validate the proposed new technique / Este trabalho descreve o estudo, a an?lise, a metodologia de projeto e os detalhes de constru??o de um conversor ressonante CC/CA de alta freq??ncia usando t?cnicas de comuta??o seq?encial (sequential pulse gating), para a excita??o de uma tocha indutiva a plasma t?rmico. Esta tese objetiva mostrar a potencialidade desta nova t?cnica de modula??o e apresentar uma alternativa tecnol?gica para o projeto de conversores eletr?nicos de pot?ncia em altas freq??ncias. O conversor ressonante opera na freq??ncia nominal de 400 kHz, com pot?ncia de 50 kW, e ? constitu?do por c?lulas inversoras empregando chaves IGBTs de comuta??o r?pida. Para minimizar as perdas de comuta??o no corte, as c?lulas ressonantes operam no modo de chaveamento suave ZVS, referenciado por uma malha PLL modificada que mant?m esta condi??o est?vel apesar das varia??es de carga. A estrat?gia de comando por comuta??o seq?encial permite operar os dispositivos IGBTs no seu limite superior de pot?ncia usando as propriedades de redu??o (derating) e de al?vio (destressing) de corrente, assim como propicia um efeito de multiplica??o na freq??ncia final do conjunto de inversores. A sa?da do conversor ? conectada a um circuito ressonante s?rie formado pelo aplicador da tocha ICTP e um capacitor de compensa??o, por interm?dio de um transformador RF de adapta??o de imped?ncias. No final, s?o apresentados resultados experimentais e ensaios conduzidos em laborat?rio como forma de validar a nova t?cnica proposta

Made available in DSpace on 2014-12-17T14:58:04Z (GMT). No. of bitstreams: 1 SaraMFA.pdf: 4966448 bytes, checksum: 1ef74fa9275b2d2eb81d82fd6bcd301f (MD5) Previous issue date: 2010-06-18 / Low voltage solar panels increase the reliability of solar panels due to reduction of in series associations the configurations of photovoltaic cells. The low voltage generation requires DCDC converters devices with high efficiency, enabling raise and regulate the output voltage. This study analyzes the performance of a photovoltaic panel of Solarex, MSX model 77, configured to generate an open circuit voltage of 10.5 V, with load voltage of 8.5 V, with short circuit current of 9 A and a power of 77 W. The solar panel was assembled in the isolated photovoltaic system configuration, with and without energy storage as an interface with a DCDC converter, Booster topology. The converter was designed and fabricated using SMD (Surface Mounted Devices) technology IC (integrated circuit) that regulates its output voltage at 14.2 V, with an efficiency of 87% and providing the load a maximum power of 20.88 W. The system was installed and instrumented for measurement and acquisition of the following data: luminosities, average global radiation (data of INPE Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais), solar panel and environment temperatures, solar panel and DC-DC converter output voltages, panel, inverter, and battery charge output currents. The photovoltaic system was initially tested in the laboratory (simulating its functioning in ideal conditions of operation) and then subjected to testing in real field conditions. The panel inclination angle was set at 5.5?, consistent with the latitude of Natal city. Factors such as climatic conditions (simultaneous variations of temperature, solar luminosities and ra diation on the panel), values of load resistance, lower limit of the maximum power required by the load (20.88 W) were predominant factors that panel does not operate with energy efficiency levels greater than 5 to 6%. The average converter efficiency designed in the field test reached 95% / Pain?is solares de baixa tens?o aumentam a confiabilidade dos pain?is solares, devido ? redu??o das associa??es em s?rie nas configura??es das c?lulas fotovoltaicas. A gera??o em baixa tens?o requer dispositivos conversores DC/DC de alto rendimento, que possibilitem elevar e regular a tens?o de sa?da. O presente estudo analisa o desempenho de um painel fotovoltaico da Solarex, modelo MSX 77, configurado para gerar uma tens?o em aberto de 10,5 V, tens?o com carga de 8,5 V, com uma corrente de curto-circuito de 9,0 A, e uma pot?ncia de 77 Watts. O painel solar foi montado na configura??o de sistema fotovoltaico isolado, com e sem armazenamento de energia tendo como elemento de interface um conversor DC-DC, topologia Booster. O conversor foi projetado e confeccionado com circuitos integrados de tecnologia Surface Mounted Devices (SMD), para regular tens?o de sa?da em 14,2V, com rendimento de 87 % , disponibilizando a carga uma pot?ncia m?xima de 20,88W. O sistema foi instalado e instrumentado para medi??o e aquisi??o dos seguintes dados: luminosidades, radia??es m?dias globais (dados do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE)), temperaturas do painel solar, temperatura ambiente, tens?es de sa?da do painel solar, tens?o de sa?da do conversor DC-DC, correntes de sa?da do painel, do conversor, da carga e da bateria. O conjunto fotovoltaico foi inicialmente ensaiado em laborat?rio (simulando seu funcionamento em condi??es ideais de opera??o) e, em seguida, submetido a testes em condi??es reais de campo. O ?ngulo da inclina??o do painel foi fixado em 5,5?, compat?vel com a latitude da cidade de Natal. Fatores como condi??es clim?ticas (varia??es simult?neas de altas temperaturas e radia??es solares), valores da resist?ncia de carga, baixo limite da m?xima pot?ncia solicitada pela carga (20,88W) foram fatores predominantes para que painel n?o operasse com n?veis de efici?ncia energ?tica maiores que 5 ? 6 %. O rendimento m?dio do conversor projetado nos ensaios de campo alcan?ou 95 %

Conversores analógico-digitais (ADCs) têm papel fundamental na implementação dos sistemas-em-chip, do inglês System-on-Chip (SoC), atuais. Em razão dos requisitos destes sistemas e dos compromissos entre as características fundamentais dos ADCs, como largura de banda, consumo de energia e exatidão, diversas topologias e estratégias para sua implementação em circuitos integrados (CIs) têm sido desenvolvidas através dos tempos. Dentre estas topologias, os conversores sigma-delta (SDC) têm se destacado pela versatilidade, aliada ao baixo consumo e excelente exatidão. Inicialmente desenvolvidos e empregados para a conversão de sinais de baixa frequência e com operação em tempo discreto (DT), esta classe de conversores têm evoluído e nos últimos anos está sendo desenvolvida para operar em tempo contínuo e ser empregada na conversão de sinais com frequências de centenas de kHz a dezenas de MHz. Neste trabalho, os moduladores sigma-delta em tempo contínuo (SDMs-CT) são estudados, visando sua aplicação à conversão analógico-digital (AD). Os SDMs-CT oferecem vantagens significativas sobre seus homólogos em tempo discreto, como menor consumo de energia, maior largura de banda do sinal de entrada e filtro anti-alias, do inglês anti-alias filter (AAF), implícito. Entretanto, os SDMs-CT apresentam limitações adicionais, responsáveis pela degradação de seu desempenho, como os efeitos do jitter do sinal de relógio, o atraso excessivo do laço de realimentação, do inglês Excess Loop Delay (ELD), e as limitações impostas aos integradores analógicos. Após o estudo e análise de SDMs-CT e de suas limitações, foi desenvolvido um modelo comportamental no ambiente Matlab/Simulink R , que permite a simulação do impacto destas limitações no modulador, possibilitando a obtenção de uma estimativa mais aproximada do seu desempenho. Com base nestas simulações foi possível a determinação das especificações mínimas de cada bloco analógico que compõe o modulador (como o slew rate, a frequência de ganho unitário (fu) e o ganho DC dos amplificadores operacionais utilizados nos integradores) e os valores toleráveis de ELD e jitter do sinal de relógio. Adicionalmente, neste trabalho foi desenvolvida uma metodologia para simulação de SDMs-CT compostos por DACs a capacitor chaveado e resistor, do inglês Switched-Capacitor-Resistor (SCR). Com base neste modelo e no estudo das diferentes topologias de SDMs, um circuito foi desenvolvido para aplicação em receptores de RF, sendo do tipo passa-baixas de laço único, do inglês single-loop, single-bit, de terceira ordem, voltado ao baixo consumo de energia. Este circuito foi desenvolvido em tecnologia CMOS IBM de 130 nanômetros, tendo sido enviado para fabricação. Através das simulações pós-leiaute realizadas espera-se que seu desempenho fique próximo ao que tem sido publicado recentemente sobre SDMs-CT passa-baixas de laço único e single-bit. / Analog-to-Digital Converters (ADCs) play a fundamental role in the implementation of current systems-on-chip (SoC). Due to the requirements of these systems and the tradeoffs between the main ADCs characteristics, such as signal bandwidth, power consumption and accuracy, many topologies and strategies for their implementation in integrated circuits (ICs) have been developed through the ages. Among these topologies, the sigmadelta converters (SDC) have highlighted the versatility combined with low power consumption and excellent accuracy. Initially developed and used for the conversion of low frequency signals and operation in the discrete time (DT) domain, this class of converters have been evolved and developed over the past to operate in continuous time domain for the conversion of signals with frequencies of hundreds of kHz up to tens of MHz. In this work, continuous time sigma-delta modulators (CT-SDMs) are studied focusing its application to the analog-to-digital (AD) conversion. CT-SDMs offer significant advantages over their discrete-time counterparts, such as lower power consumption, higher input signal bandwidth and implicit anti-alias filter (AAF). However, CT-SDMs present additional limitations that are responsible for their performance degradation, such as the clock jitter, Excess Loop Delay (ELD) and the limitations imposed on the analog integrators. After the study and analysis of CT-SDMs and their performance limitations, a behavioral model approach was developed in the Matlab/Simulink R environment, which allows the simulation of the limitations impact on the modulator, allowing the obteinment of a more accurate estimate of its performance. Based on these simulations it was possible to determine the minimum specifications for each block that composes the analog modulator (such as slew rate, the unity gain frequency (fu) and the DC gain of the operational amplifiers used in integrators) and tolerable values of ELD and clock jitter. Additionally, it was developed in this work a methodology for simulate CT-SDMs with Switched-Capacitor- Resistor (SCR) DACs that provide exponential waveforms. Based on this model and the study of different SDMs topologies, it was developed a low-pass, single-loop, single-bit, third order circuit focused on low-power intended for application in RF receivers. This circuit was developed in an IBM 130 nanometers CMOS technology, and was send to manufacturing. Based on the post-layout simulations it is expected to have performance close to what has been recently published of low-pass, single-loop, single-bit CT-SDMs.

Conversores A/D do tipo aproximações sucessivas (SAR) baseados em redistribuição de carga são frequentemente utilizados em aplicações envolvendo a aquisição de sinais, principalmente as que exigem um baixo consumo de área e energia e boa velocidade de conversão. Esta topologia está presente em diversos dispositivos programáveis comerciais, como também em circuitos integrados de propósito geral. Tais dispositivos, quando expostos a ambientes suscetíveis a radiação, como é o caso de aplicações espaciais, estão sujeitos à colisão com partículas capazes de ionizar o silício. Estes podem causar falhas temporárias, como um efeito transiente, uma inversão de bit em um elemento de memória, ou até mesmo danos permanentes no circuito. Este trabalho visa descrever o comportamento do conversor SAR baseado em redistribuição de carga após a ocorrência de efeitos transientes causados por radiação, por meio de simulação SPICE. Tais efeitos podem causar falhas nos componentes da topologia: chaves, lógica de controle e comparador. Estes são propagados por todo o estágio de conversão, devido à sua característica sequencial de conversão. Por fim, uma discussão sobre as possíveis técnicas de mitigação de falhas para esta topologia é apresentada. / Successive Approximation Register (SAR) Analog to Digital Converters (ADCs) based on charge redistribution are frequently used in data acquisition systems, especially those requiring low power and low area, and good conversion speed. This topology is present on several mixed-signal programmable devices. These devices, when exposed to harsh environments, such as radiation, which is the case for space applications, are prone to Single Event Effects (SEEs). These effects may cause temporary failures, such as transient effects or memory upsets or even permanent failures on the circuit. This work presents the behavior of this type of converter after the occurrence of a transient fault on the circuit, by means of SPICE simulations. These transient faults may cause an inversion on the conversion due to a transient on the control logic of the switches, or a charge or discharge of the capacitors when a transient occur on the switches, as well as a failure on the comparator, which may propagate to the remainder stages of conversion, due to the sequential nature of the converter. A discussion about the possible fault mitigation techniques is also presented.

O presente trabalho trata da formulação, algoritmização e implementação numérica de um problema não-linear de controle de fronteira livre sujeito a restrições também não lineares definido em [Fri 94] e relativo ao modelo de funcionamento de um conversor catalítico monolítico cerâmico. São apresentados resultados de algumas simulações numéricas, usando um programa em FORTRAN77, no ambiente de estações de trabalho SUN e DEC alfa 3000.

Este trabalho de pesquisa visa estudar o processo de formação das emissões gasosas num motor de combustão interna movido à álcool e analisar os fatores que contribuem para o controle dessas emissões em níveis estabelecidos pela legislação. Especial atenção foi dada à aplicação de conversores catalíticos platina/paládio como auxiliar no processo de controle das emissões gasosas automotivas. Foram realizados ensaios dinanométricos de um motor de combustão interna para analisar as emissões e o controle destas, em condições operacionais, em função da razão ar-combustível, ponto de ignição e rotação. O conversor catalítico contribuiu para redução de mais de 80% das emissões gasosas danosas à saúde, quando o motor operava em condições estequiométricas. Observou-se a necessidade de desenvolver o sistema de admissão e descarga do motor para receber o catalisador sem que este cause redução considerável à queda da eficiência volumétrica do motor. / This work of research aim analyzes process of formation of gas emissions in alcohol internal combustion engines and analyses factors that contribute to control those emissions in level established by legislation. Special attention was faced application of catalytic converters platin/palladium with auxiliary in the process of control emissions gas automotives. Assays dynamometric were realized of to analyses emission and control them, in conditions operation ales, in function of air-fuel ratio, point of ignition and rotation the catalytic converters contribute to reduction more of 80% of emissions gas that cause damage health, when observed that necessity of develop system of admission and exhaust of engines to receive catalysts out that provocate reduction considerable decrease of efficiency volumetric of engines.

fator de potÃncia e recurso para operar com dois valores de tensÃo de entrada. O mesmo à aplicÃvel a sistemas ininterruptos de energia do tipo dupla conversÃo ou on-line com caracterÃsticas de tensÃo de entrada bivolt (110 Vca e 220 Vca) e desta maneira à descartada a utilizaÃÃo de um autotransformador com seletor de tensÃo. O conversor em estudo à composto por dois conversores CA-CC boost clÃssicos, em que, para uma tensÃo de entrada de 110 Vca as entradas sÃo conectadas em paralelo e para uma tensÃo de entrada de 220 Vca as entradas sÃo conectadas em sÃrie. A ideia à fazer com que se tenha uma divisÃo equilibrada na entrada de cada conversor quando a tensÃo da rede elÃtrica for 220 Vca. Assim cada conversor boost clÃssico recebe metade da tensÃo total de alimentaÃÃo do conversor proposto. A estratÃgia de controle à baseada no controle por modo corrente mÃdia aplicada a ambos os conversores para proporcionar a correÃÃo do fator de potÃncia e a regulaÃÃo da tensÃo de saÃda. Para verificar o estudo teÃrico foi desenvolvido o projeto do circuito de potÃncia e controle validando atravÃs de resultados de simulaÃÃo e experimentais para um protÃtipo de 2,4 kW. Para a conexÃo paralelo e sÃrie das entradas, os resultados obtidos foram satisfatÃrios e o conversor operou adequadamente. / This work presents a study of a Double Boost AC-DC Converter with power factor correction and dual input voltage operation capability via a selector switch. Such converter can be applied to on-line uninterruptible power supplies with dual voltage input characteristics, this way avoiding the usage of a low frequency autotransformer. The studied structure is composed by two AC-DC classical boost converters, in which for input voltage of 110 Vac both its inputs are connected in parallel, and, for 220 Vac, they are connected in series. The control strategy is based in the average current mode control applied to both converters, in order to provide the power factor correction and output voltage regulation. Simulation and experimental results for 2.4 kW are presented, and so are validate the theoretical study and design. Connecting the inputs in parallel and series, the results were satisfactory and the converter operated properly.