Orientador: Dr. José L. Azcue Puma / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, 2016. / Este trabalho apresenta o estudo, modelagem e projeto de um sistema de conversão de energia para a conexão de um módulo fotovoltaico com a rede elétrica. Nesta pesquisa são abordados três conversores para adequar a energia gerada por um painel fotovoltaico e conectá-la à rede elétrica. O primeiro conversor é um Boost intercalado de dois níveis encarregado de implementar o MPPT (Maximum Power Point Tracking), o segundo conversor é um Ressonante LLC que realiza o isolamento galvânico e o terceiro conversor é um inversor em ponte completa que mantém a tensão de barramento em um valor determinado e realiza a conversão de corrente contínua para corrente alternada. Os três conversores são projetados, calculando os elementos passivos que os compõem e simulando os circuitos obtidos. Também, é realizada a modelagem dos conversores e o projeto dos controladores utilizando a análise de pequenos sinais. Os resultados de simulação são apresentados utilizando os softwares PSIM e MATLAB. Na parte experimental são verificados os dois primeiros conversores usando o kit High Voltage Isolated Solar MPPT fabricado pela Texas Instruments. / This work presents the study, modeling and design of a photovoltaic conversion system for the connection of a photovoltaic module with the grid. In this research three converters are approached to adequate the generated energy for a photovoltaic panel and to transfer the energy to the grid. The first converter is an interleaved two-level boost responsible for implementing the MPPT (Maximum Power Point Tracking) the second converter is a Resonant LLC that performs galvanic isolation and the third converter is a complete bridge inverter that keeps the bus voltage at a certain value and performs the conversion of continuos current to alternating current. The three converters are designed, calculating the passive elements that compose them and simulating the obtained circuits. Also, the modeling of the inverters and the design of the controllers are performed using small signal analysis. Simulation results are presented using the PSIM and MATLAB software. In the experimental part the first two inverters are verified using the High Voltage Isolated Solar MPPT kit manufactured by Texas Instruments.

This master thesis presents the development of a 100 W LED driver, suitable for outdoor and street lighting. In order to match the driver and LED features, special functionalities are added to the electronic system. To obtain a long lifetime, electrolytic capacitor are exchanged by film capacitor, with longer useful lifetime. However, this practice outcome in higher bus voltage ripple, which have to be compensated in the LED current control stage, named as power control stage. To achieve special functionalities, the proposed driver is designed to operate with universal input voltage and dimming capability, being the entire driver control implement in a digital way, increasing significantly the LED driver flexibility. After the literature review, which aimed to evaluate the characteristics of the LED driver topology structure, the two independent stage topology is selected. The buckboost converter operating in discontinuous conduction mode is employed on the power factor correction stage. The power control stage is composed by the DC/DC LLC resonant converter. Once the LED driver topology is defined, each converter is designed, following by the small signal modeling and the control system design. Experimental results of the driver operating with a reduced bus voltage capacitance (25 μF), are presented for a universal input voltage (85 – 265 VRMS) and different dimming levels (100% − 30%). A high power factor (> 0,94) and a medium to high efficiency (> 82%) is noticed in whole operation points, as well as, a reduced flicker (< 10%), being in accordance with the recent released IEEE Std 1789-2015 and IEC61000-3-2 Class C. / Este trabalho apresenta o desenvolvimento de um driver para o acionamento de um módulo de LEDs de 100 W, destinado a iluminação de exteriores ou iluminação pública. De forma a compatibilizar as características do LED com o driver, diferentes funcionalidades e condições de operação são adicionadas ao sistema eletrônico desenvolvido. Para alcançar longa vida útil, o driver desenvolvido substituiu os capacitores eletrolíticos por capacitores de filme. No entanto, essa prática resulta em maiores ondulações da tensão de barramento, as quais são compensadas pelo estágio de controle da corrente dos LEDs. De modo a aumentar as funcionalidades do driver, o mesmo opera com tensão de entrada universal e controle da intensidade luminosa, sendo o sistema de controle do driver implementado de forma digital, aumentando consideravelmente sua flexibilidade. Após revisão da literatura, a qual objetivou avaliar as características das estruturas e topologias empregadas em drivers para LEDs, seleciona-se a estrutura de dois estágios independentes. O conversor buck-boost operando no modo de condução descontínuo de corrente é empregado no estágio de correção do fator de potência. Para o estágio de controle da corrente dos LEDs, utiliza-se o conversor CC/CC meia ponte ressonante LLC. Definida a estrutura topológica, bem como os conversores utilizados, o projeto dos elementos é desenvolvido, seguido da modelagem dinâmica e do projeto do sistema de controle de cada estágio. Resultados experimentais do driver com reduzida capacitância de barramento (25 μF) mostram a sua operação com tensão de entrada universal (85 – 265 VRMS) e controle de intensidade luminosa (100% − 30%). Verificou-se um alto fator de potência (> 0,94) em toda a faixa de operação, rendimento média-alto (> 82%), bem como reduzida modulação de intensidade luminosa (< 10%), estando em conformidade com a IEEE Std 1789-2015 e a IEC61000-3-2 Classe C.