Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Many control techniques applied to converters with power factor correction (PFC) use cascaded control to compensate the output voltage and the input current. These techniques usually employ linear time-invariant (LTI) models and ignore the periodic output voltage oscillation by using compensator with low-pass characteristic. To ensure correlation between the rectifier and its LTI model, as well as power factor correction, these techniques reduce the crossing frequency, which result in a closed-loop voltage with poor dynamic response. Aiming to reduce the time-response designers have associated notch filters into the controller to increase the bandwidth. These filters increase the attenuation in ripple frequencies making possible to enlarge system bandwidth without compromising power factor correction. However, increasing the crossing frequency enhances the interaction between ac output components and the feedback system. In these cases, linear time-invariant (LTI) approach can not adequately represent the closed loop dynamics. As a result, LTI stability analysis based on LTI approach is no longer valid. On the other hand, a better dynamic representation can be achieved by using linear time-periodic models (LTP). These models include the modulation effects inherent in the output voltage dynamics. This work presents an alternative systematic methodology to perform the stability analysis for continuous-time closed-loop control systems using linear time-periodic (LTP) models. This methodology use an LTP representation in frequency domain called harmonic transfer function (HTF). This method extends the multi-variable LTI techniques for LTP approach. Finally is detailed the stability analysis of full-bridge and half-bridge single-phase PFC rectifiers. Theoretical, simulation and experimental results are presented to validate the proposed technique. / Muitas técnicas de controle aplicadas a retificadores monofásicos com correção do fator de potência (PFC) utilizam controladores em cascata para compensação da tensão de saída e da corrente de entrada. Essas técnicas, em geral, empregam modelos lineares e invariantes no tempo (LTI) e desconsideram as oscilações periódicas presentes nas tensões de saída, fazendo uso de leis de controle com características passa-baixa. Para garantir a correlação entre o modelo LTI e o retificador, bem como a correção do fator de potência, estas estratégias utilizam banda-passante reduzida, o que limita consideravelmente a resposta dinâmica da compensação da tensão. No intuito de reduzir o tempo de resposta da malha de tensão, sem comprometer a correção do fator de potência, projetistas têm associado filtros rejeita-banda à malha de controle. Esses filtros acentuam a atenuação nas frequências de interesse e, assim, possibilitam elevar a banda-passante sem comprometer a correção do fator de potência na entrada. Porém, a elevação da banda-passante aumenta a interação das componentes alternadas da tensão do lado cc com o sistema de compensação. Nestes casos, a abordagem LTI pode não representar adequadamente as dinâmicas de malha fechada e, consequentemente, não é válida para a análise da estabilidade. Por outro lado, uma melhor representação dinâmica da malha de compensação da tensão de retificadores PFC monofásicos pode ser obtida com a utilização de modelos lineares periódicos no tempo (LTP). Esses modelos dinâmicos incluem os efeitos de modulação inerentes da dinâmica da tensão de saída. Este trabalho apresenta uma metodologia sistemática alternativa para a análise da estabilidade de malha fechada de retificadores PFC monofásicos empregando-se modelos LTP em tempo contínuo. A metodologia de análise da estabilidade utiliza uma representação dos modelos LTP no domínio da frequência, denominado função de transferência harmônica (HTF). Esta representação estende as técnicas clássicas de análise da estabilidade de sistemas LTI multivariáveis para a abordagem LTP. Por fim, são detalhadas as análise de estabilidade dos retificadores monofásicos em ponte completa e meia ponte, considerando-se a operação com correção do fator de potência de entrada. Resultados teóricos, de simulação e experimentais são apresentados para validar a técnica de análise da estabilidade.

O motor de indução é, talvez, o mais robusto e, certamente, um dos motores mais comumente usados. Graças à simplicidade de sua construção, do seu baixo custo, confiabilidade e rendimento relativamente alto com carga nominal é provável que ele permaneça sendo a principal fonte de transformação de energia elétrica em energia mecânica nas aplicações industriais e comerciais por um futuro previsível. O estudo de economia de energia pela redução de perdas é o objetivo do presente estudo. Os motores de indução operam regularmente com fluxo quase constante no entreferro e, portanto, com perdas magnéticas quase constantes. A utilização de um circuito gradador de tensão em série com a alimentação do motor para reduzir o fluxo no entreferro pela redução da tensão aplicada quando a carga não requer fluxo total é o objeto de análise neste estudo. Com a redução da tensão, para manter o conjugado de operação, a velocidade de rotação diminui, ou seja, há um aumento no escorregamento até um valor ótimo para reduzir as perdas totais. Então, esperaria-se que com a redução da tensão aplicada, as perdas magnéticas decresceriam e a eficiência total cresceria. Via de regra, no motor de indução, dada a característica mergulhante de sua curva Conjugado x Velocidade na região em torno da velocidade nominal, o conjugado varia muito mais que a velocidade. Para operação eficiente, a sua tensão aplicada deve ser função da carga que traciona. É objetivo desse trabalho estudar um dispositivo que, colocado em série com a fonte de alimentação de um motor de indução de CA, promove a redução de potência fornecida ao motor, quando a carga aplicada ao motor é menor que a carga nominal. Uma análise da redução da tensão senoidal aplicada através de um auto-transformador de tensão variável é comparada com a redução da tensão através de um circuito gradador baseado em tiristores. A melhor tensão a ser obtida é a que reduz as perdas magnéticas ao mínimo, para cargas que não requerem o fluxo total no entreferro como quando da tensão nominal aplicada. As limitações do processo são estudadas e apresentadas. / The induction motor is perhaps the most rugged, and certainly one of the most commonly used motors. With simply construction, low cost, reliability and efficiency relatively high with rated-load it seems to be a good way to convert electric energy into mechanical energy for industrial and domestic applications for a predictable future. An economy in energy consumption by loss reduction is the goal of this study. The induction motors as normal operate with constant flux in the air-gap and, hence with almost constant losses in the core. The use of a voltage gradador circuit in series with the voltage source applied to the motor for flux reduction in the air-gap by reduction of the voltage when the load do not need full-flux is this study proposal. Hence, with applied voltage reduction, to keep the operational torque, the motor rotation decreases or the slip increases to an optimum value to reduce the total core losses and increase the efficiency. As a rule, the induction motor, by the dip characteristic of the torque x speed curve in the region near the nominal speed, the torque changes much more then the speed. For efficient operation, the applied voltage should be a function of the load. It is the goal or aim of this work to study a device which, when placed in series with the power input of an alternating current induction motor, will produce a reduction in power normally provided to the motor when operated in either a condition where motor loading is less than a rated load. An analysis of voltage ideal sine wave supply reduction applied by an autotransformer with variable voltage is compared with the voltage reduction using a gradador circuit based on thyristors. The optimal voltage operation is the one that decrease the iron losses to minimum, for partial-load that do not need full-flux in the air-gap as when the full voltage is applied. Limitations in the process are investigated and will be showed.

Orientador: Carlos Alberto Canesin / Banca: Falcondes Jose Mendes de Seixas / Banca: Flávio Alessandro Serrão Gonçalves / Banca: Luiz Carlos de Freitas / Banca: João Batista Vieira Junior / Resumo: O objetivo deste trabalho é a concepção de uma lógica de controle digital com modulação por histerese variável usando um dispositivo programável FPGA (Field Programmable Gate Array) e linguagem de descrição de hardware VHDL (Hardware Description Language), aplicada em um retificador trifásico híbrido para a obtenção do Fator de Potência (FP) de entrada quase unitário. O Retificador Trifásico Híbrido (RTH) é uma estrutura composta por um retificador a diodos de 6 pulsos e por três retificadores monofásicos SEPIC conectados em paralelo. O controle digital proposto é capaz de impor a forma de onda das correntes de entrada, obtendose Distorção Harmônica Total (DHT) reduzida e fator de potência (FP) quase unitário, sendo que nesta condição, os retificadores monofásicos SEPIC conduzirão no máximo 33% da potência ativa total. Além disso, o uso de FPGAs dará ao Retificador Híbrido Trifásico uma flexibilidade adicional na operação, podendo substituir vários sistemas de múltiplos pulsos convencionais e reduzir custos para o sistema de controle por eliminar a confecção de circuitos complexos de controle analógico, para os conversores chaveados. Neste trabalho, apresenta-se uma análise detalhada e metodologia de projeto para o Retificador Híbrido Trifásico (RTH) que possibilita relacionar o valor da DHT das correntes de entrada com os valores das potências média e aparente processadas pelas estruturas controlada e não-controlada, podendo-se prever o desempenho global do sistema. Serão apresentados detalhes sobre o funcionamento do código VHDL e da modulação por histerese variável empregada e, por fim, os resultados experimentais de um protótipo implementado para 3,0 kW. O código VHDL desenvolvido, associado à lógica de controle digital proposta, foi implementado através de um dispositivo FPGA da Xilinx - Spartan XC2S200E, módulo digilab-D2E... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The objective of this work is the development of a digital control logic with variable hysteresis modulation using a FPGA (Field Programmable Gate Array) device and VHDL (Hardware Description Language), applied at a hybrid three-phase rectifier in order to obtain an almost unitary input power factor (PF). The hybrid three-phase rectifier is a structure composed by parallel SEPIC controlled single-phase rectifiers connected to each leg of a standard 6-pulses uncontrolled diode rectifier. The proposed digital control is capable to impose input current waveforms, resulting in a reduced THD (Total Harmonic Distortion) and almost unitary input power factor, being that in this operation condition the parallel SEPIC single-phase rectifiers will process only 33.0 % of total active power. Moreover, the use of FPGA will provide to hybrid three-phase rectifier an additional flexbility in its operation, making possible the replacement of same conventional systems of multiple pulses and reducing costs for the control system, through the elimination of complex analogical circuitry used in the controlled converters. In this work is presented a detailed analysis and design methodology to hybrid threephase rectifier that establishes a relationship between the THD imposed to line input currents, with the average and apparent powers processed through controlled and uncontrolled structures, making possible to know previously the global system performance. It will be presented details about the operation of the VHDL code and variable hysteresis modulation proposed, and finally the experimental results from an implemented 3.0 kW prototype. The developed VHDL code, considering the proposed digital control logic, was implemented through a Xilinx's FPGA device - Spartan XC2S200E, digilab-D2E module, whose generated control signals resulted in input currents with practically sinusoidal waveforms... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

In this master thesis, the development of an electronic ballast with variable luminous flux for a T5 fluorescent lamp is presented. Several technics for the control of the power variation have already been discussed in the literature. Therefore, this work presents a method that blends two of the most traditional technics: the control done by altering the bus voltage and the control done through the changing of the switching frequency. To achieve this, the electronic circuit is composed by a power factor pre-regulator, which is a SEPIC converter with digitally controlled output voltage, a half-bridge inverter and a LCC resonant filter. For the pre-regulation stage, a proportional-integral compensator is used as the control method, which provides different levels of output voltage with an almost zero error when compared to the reference voltage and a satisfactory response to line disturbances. The half-bridge inverter control is done with the IR21592 IC, which keeps the phase angle fixed for the system’s entire operation band through a phase control loop. In order to validate the efficiency of this method, the electronic circuit is also evaluated when operating with the classical approach, by using a constant bus voltage and controlling the phase angle of the resonant filter to change the lamp’s luminous flux. Furthermore, the pre-heating of the lamp ’s filaments is analyzed and its temperatures are controlled by a Flyback converter, according to the power variation. / Essa dissertação apresenta o desenvolvimento de um pré-regulador de fator de potência aplicado a um reator eletrônico com variação de fluxo luminoso para uma lâmpada fluorescente modelo T5. Diversas técnicas para o controle da variação da potência em lâmpadas fluorescentes já foram discutidas na literatura, sendo que nesse trabalho será abordado um método que mescla duas das principais técnicas, que são: o controle feito pela variação da tensão de barramento e o controle feito através da variação da frequência de comutação do inversor ressonante. Para isso, o reator é composto de um estágio pré-regulador de fator de potência, formado por um conversor SEPIC com tensão de saída variável e controlada digitalmente, um inversor half-bridge e um filtro LCC ressonante. No estágio pré-regulador é utilizado um compensador proporcional integral para os diversos níveis de tensão de saída, o qual proporciona uma tensão de barramento com erro praticamente nulo em relação a referência e uma satisfatória resposta quando submetido a distúrbios da rede elétrica. O controle do inversor half-bridge é feito pelo CI IR21592, o qual, através de uma malha PLL, mantém o ângulo de fase da corrente do filtro ressonante fixo para toda faixa de operação do reator. Para a validação do desempenho do método proposto, é também avaliado o rendimento do circuito operando de forma clássica, utilizado uma tensão de barramento fixa e controlando o ângulo de fase da corrente do filtro ressonante para se obter a variação do fluxo luminoso da lâmpada. Também é avaliado o preaquecimento e o aquecimento dos filamentos da lâmpada durante a variação da potência, realizado por um conversor Flyback.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:22:33Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2008-10-14Bitstream added on 2014-06-13T20:27:55Z : No. of bitstreams: 1 ferreira_cs_me_ilha.pdf: 2485161 bytes, checksum: 08f725b1be1ea7769c8c4f79b5fa8d98 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Este trabalho trata do desenvolvimento e implementação de um sistema de iluminação fluorescente com gerenciamento automático baseado em reatores eletrônicos aplicados a múltiplas lâmpadas fluorescentes. O foco desta pesquisa é direcionado ao desenvolvimento de uma plataforma automática de gerenciamento e supervisão, propiciando o controle de luminosidade, acionamento remoto e também acionamentos programáveis de acordo com o expediente de trabalho do local e condições de iluminação natural do ambiente, além de prover aumento de vida útil das lâmpadas fluorescentes, em função de protocolo proposto para préaquecimento e ignição. Foram acoplados ao sistema sensores de luminosidade e de presença, permitindo a obtenção dos dados necessários para a atuação automática. O controle por calha das lâmpadas fluorescentes é feito por um microcontrolador AtMega8 da ATMEL, o qual é responsável pela automação do sistema. A plataforma de gerenciamento e monitoração utiliza um microcomputador para que seja executado o aplicativo desenvolvido, o qual provê uma interface amigável ao usuário. Assim, um protocolo de comunicação foi desenvolvido para que haja uma comunicação de dados confiável, oferecendo robustez e alta confiabilidade ao controle do sistema de iluminação. Para o processamento dos dados, foi utilizado o barramento serial de comunicação full duplex com padrão RS232 e RS485 com transmissão assíncrona. Adicionalmente, o sistema funciona no sistema mestre-escravo, sendo o microcomputador responsável por enviar endereçamentos e ordens de ação aos microcontroladores, os quais identificam os endereçamentos e dados, executam a ação programada e envia dado de monitoramento ao microcomputador, quando requisitado pelo usuário. / In this work, the development and implementation of an illumination fluorescent system with automatic management based on electronic ballast applied to multiple fluorescent lamps are presented. This research is directed in the development of the management and supervision of an automatic platform, allowing the control of luminosity, the remote actuation and also the programmable actuation according with the local business work and conditions of natural light of the environment. In addition, the ballast will provide the increase in the average lifetime for fluorescent lamps, considering a proposed protocol to pre-heating and ignition. The automatic actuation of the system is allowed by the coupling, of the luminosity and presence sensors. The control of fluorescent lamps by channel is executed by an ATMEL’s AtMega8 microcontroller, which is responsible for the system automation. The management and monitoring platform uses a microcomputer with purpose to execute the implemented application, which will provide a friendly interface to the user. Thus, a protocol of communication was developed to allow a reliable communication of data, providing robustness and high reliability to the control of lighting system. Considering the processing of data acquired, was used a Serial Bus of communication with full duplex standard RS232 and RS485, with asynchronous transmission. Additionally, the system works in the master-slave mode, and the microcomputer is responsible for sending addresses and orders of action to microcontrollers, which identify and address data, in order to perform the programmed action to it, and in order to send data to the microcomputer, when requested by the user.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:22:33Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2008-11-17Bitstream added on 2014-06-13T18:49:33Z : No. of bitstreams: 1 mertensjunior_ea_me_ilha.pdf: 1934720 bytes, checksum: fe7d7a9f65b7d36be8112ffea7f317ae (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / O presente trabalho avalia a viabilidade técnica da aplicação de compensação reativa em circuitos secundários aéreos de baixa tensão, através da aplicação de capacitores e / ou filtros para aplicação em Baixa Tensão, buscando assim uma otimização dos reativos presentes nas redes secundárias. Considerando-se as constantes mudanças que vêm ocorrendo no cenário de distribuição de energia elétrica, devido ao grande avanço da eletrônica de potência e de cargas não lineares cada vez mais presentes no sistema elétrico, fazem-se necessários estudos para diagnosticar como e em que níveis tais mudanças podem estar afetando as características das redes de distribuição. Verifica-se que tais cargas, possuem um baixo fator de potência, e podem aumentar significativamente o nível de correntes harmônicas devido às técnicas de chaveamento utilizadas nestes dispositivos. Com isto, acentuam-se os problemas da propagação das distorções de forma de onda das correntes às tensões da rede, além de aumentar consideravelmente as perdas de energia elétrica ao longo de seus condutores e transformadores. Há necessidade de se conhecer as características dessas cargas de forma a permitir a correta modelagem das mesmas. O objetivo deste trabalho é identificar o perfil da rede secundária frente aos níveis de harmônicos e fator de potência, permitindo a adequada aplicação de filtros e capacitores para instalação no secundário dos transformadores de distribuição, visando a correção do fator de potência nos circuitos, redução do reativo circulante, das perdas elétricas e eventualmente dos níveis de distorção harmônica. Avaliando-se as interferências no carregamento dos transformadores de distribuição e melhoria do perfil da tensão de alimentação. Neste sentido, foi feita uma campanha de monitoramento em alguns circuitos selecionados... / This paper seeks to evaluate the technical feasibility of applying for compensation reactive side air circuits in low-voltage, by the application of capacitors and / or filters for use in the Low Voltage, thereby seeking an optimization of reactive present in the secondary networks. Analysis with a focus on secondary distribution network should consider a new factor, which is the proliferation of non-linear loads. Considering the constant changes that are occurring in the scenario of distribution of electric energy, due to the general advancement of power electronics and nonlinear loads increasingly present in the electrical system, are made necessary studies to diagnose how and to what levels such changes may be affecting the characteristics of distribution networks. It appears that such loads, have a low power factor, and can significantly increase the level of harmonic currents because of the techniques used in these switching devices. With this, stressing the problems of the spread of distortions of waveform of the current tensions to the network, in addition to considerably increase the loss of power over their drivers and processors. Thus, the objective of this study is to identify the profile of the network front secondary levels of harmonics and power factor, allowing the proper implementation of filters and capacitors for installation of transformers in the secondary distribution, aiming to correct the power factor in circuits, Reducing the reactive stock, loss of electrical and possibly the levels of harmonic distortion. Judging is interference in the shipment of processors for distribution and improving the profile of the supply voltage. In this sense, there was a campaign tracking in some selected circuits, computer simulations were also conducted, equipment developed and deployed pilot projects.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:22:35Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2006-09-11Bitstream added on 2014-06-13T20:09:51Z : No. of bitstreams: 1 santelo_tn_me_ilha.pdf: 2212208 bytes, checksum: a764ab5d18d16ce24639a45f6f1553bd (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Este trabalho apresenta um novo conversor PWM monofásico CA-CC, com um único estágio de retificação e correção do fator de potência, utilizando a célula de comutação de três estados. É demonstrado o conversor proposto empregando duas destas células, em substituição as configurações convencionais de duplo estágio, um estágio retificador e outro pré-regulador. A célula de comutação de três estados é composta basicamente por dois interruptores ativos, dois passivos e dois indutores acoplados magneticamente. A topologia desta célula permite que apenas metade da potência de entrada seja processada pelos interruptores ativos, reduzindo assim a corrente de pico sobre estes à metade do valor da corrente de pico da entrada, tornando importante para aplicações em potências mais elevadas. O volume dos elementos reativos (indutores e capacitores) é reduzido, pois, por características topológicas, a freqüência da ondulação da corrente e da tensão é o dobro da freqüência de operação dos interruptores, sendo assim, possível operar o conversor com menores freqüências, diminuindo consequentemente as perdas na comutação. As perdas totais são distribuídas entre todos semicondutores, facilitando a dissipação de calor. O paralelismo dos interruptores é muito atraente para a configuração do circuito estudado, possibilitando o uso de interruptores mais baratos. Outra vantagem é possuir uma menor faixa de operação na região de descontinuidade, ou seja, a faixa de operação no modo de condução contínua é ampliada. É realizado um estudo do conversor boost CC-CC operando com razão cíclica (0 < D < 0,5) e (0,5 < D < 1). Em seguida este conversor é empregado, operando em toda faixa de variação da razão cíclica (0 LÜD LÜ1), no conversor CA-CC de estágio único. O circuito do conversor em questão funciona em malha fechada utilizando o circuito integrado UC3854 para... / This work presents a new AC-to-DC PWM single-phase converter, with only one stage including rectification and power factor correction, using the three-state switching cell. It is demonstrated the proposed converter using two of these cells, instead of the conventional configurations that use a rectifier stage and a high-frequency pre-regulator. The three-state switching cell comprises two active switches, two diodes and two coupled inductors. In this topology only part of the input energy is processed by the active switches, reducing the peak current in these switches in a half of the peak value of the input current, making this topology suitable to the operation in larger power levels. The volume of the power reactive elements (inductors and capacitors) is also decreased since the ripple frequency on the output is twice the switching frequency. For a smaller operating frequency, the switching losses are decreased. Due to the topology of the converter, the total losses are distributed among all semiconductors, facilitating the heat dissipation. The parallelism of switches is very attractive for the studied configuration, facilitating the use of cheaper switches. Another advantage of this converter is the smaller region to operate in discontinuous conduction mode or, in other words, the operation range in continuous conduction mode is enlarged. It is developed a study of the DC-to-DC boost converter operating with duty (0 < D < 0,5) and (0,5 < D < 1). Then, this converter was used in full variation range of the duty-cycle (0 < D < 1) in the AC-to-DC single-stage converter. The circuit of this issue converter works with a feedback control line using the integrated circuit UC3854 to do the control in continuous conduction mode for input current with instantaneous average mode. Besides the mathematical analysis and development through...

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 300&#119882; prototype with a bus voltage of 390&#119881; and input voltage with two different ranges, 97&#119881; up to 140&#119881; and 180&#119881; up to 264&#119881; . 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 &#119882; com tensão de barramento de 390 &#119881; e tensão eficaz de entrada entre 97 &#119881; 140 &#119881; e 180 &#119881; &#8722;264 &#119881; . O protótipo é avaliado em condições de regime permanente, transitória, verificação da eficiência, avaliação térmica e atendimento das normas necessárias.

Orientador: Carlos Alberto Canesin / Banca: Falcondes Jose Mendes de Seixas / Banca: Dionizio Paschoareli Junior / Banca: Luiz Carlos de Freitas / Banca: João Batista Vieira Junior / Resumo: Esta tese apresenta o desenvolvimento e os principais resultados para um retificador monofásico pré-regulador "boost" para aplicação em sistema trólebus, possibilitando sua alimentação em corrente alternada (CA) ou em corrente contínua (CC), mantendose o sistema tradicional de distribuição da alimentação a dois fios. A estrutura proposta é composta por um retificador monofásico convencional, conectado a um conversor "boost" entrelaçado com cinco células, operando no modo de condução descontínua (MCD), reduzindo as perdas de comutação no diodo "boost", interferências eletromagnéticas (EMI - electromagnetic interference) e propiciando o controle de forma simples, robusta e confiável para a estrutura. Além disso, devido às características das linhas de distribuição, a estrutura proposta pode atuar como conversor CA para CC ou CC para CC, fornecendo nível de tensão dentro da faixa adequada para o barramento CC. Quando alimentado pelo sistema em CA monofásico, o conversor propicia elevado fator de potência com reduzida distorção harmônica total de corrente (DHTi), atendendo plenamente às restrições da norma internacional IEC 61000-3-4. Adicionalmente, uma técnica de correção para a corrente de entrada, utilizando referência da tensão de entrada, é utilizada para garantir os baixos níveis de distorção harmônica, uma vez que a operação do pré-regulador retificador "boost" entrelaçado em MCD ocorre com reduzido ganho estático. Para a implementação do controle da regulação de tensão e correção da corrente de entrada, é empregado um dispositivo FPGA (field programmable gate array) utilizando linguagem de descrição de hardware (VHDL - verilog hardware description language). Utilizando o mesmo dispositivo FPGA, foi desenvolvido um controle de gerenciamento da operação, promovendo a comutação automática quando... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: This thesis presents the development and experimental analysis of a special input stage converter for a Trolleybus type vehicle allowing its operation in AC (two wires, singlephase) or DC distribution networks. The proposed input stage architecture is composed by a conventional single-phase rectifier connected with a five interleaved boost rectifiers operating in discontinuous conduction mode (DCM), avoiding commutation boost diode losses, electromagnetic interference (EMI) and promoting simple control actions, robustness and reliability for the structure. Furthermore, due to the power lines characteristics, the proposed input power structure can act as AC to DC or as DC to DC converter providing a proper DC output voltage range required to the DC bus. When operating as AC to DC, the converter is capable to provide high power factor with reduced input current harmonic distortion, complying with the imposed restrictions by IEC 61000-3-4 standard. In addition, a special input current correction technique, using input voltage reference, is employed in order to achieve low harmonic distortions considering operation with low voltage static gain for the DCM interleaved boost rectifier pre-regulator. For implementation of the output voltage control and input current correction was used a field programmable gate array (FPGA) device with verilog hardware description language (VHDL). In addition using the same FPGA device, a management control system was implemented, promoting the required automatic operation changes when the vehicle is commuted from the DC power supply to the AC power supply and viceversa, keeping the original electrical DC bus characteristics for the trolleybus. After a brief review, a development work process is presented, containing the design methodology with all needed mathematical expressions, simulations, control circuits, as well as a 3D Computer-Aided Designs... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Neste trabalho é apresentado a análise de um conversor CA-CC Bridgeless monofásico de estágio único com correção de Fator de Potência, baseado no conversor SEPIC isolado com os interruptores do lado CA. Para que o conversor exerça a técnica de correção de fator de potência, pelo fato de estar operando no modo de condução contínuo (MCC), é necessário controlar a corrente de entrada. Sendo assim, o sistema de controle, comparado caso o conversor operasse no modo de condução descontínuo (MCD), fica mais complexo, resultando em uma desvantagem para operação em MCC. Porém, quando se trata de rendimento, como os níveis de pico de corrente são menores operando em MCC, se espera obter um rendimento mais elevado. Além disso, com os interruptores do lado CA o conversor apresenta um número menor de semicondutores no caminho da corrente durante um período de comutação, comparado com a topologia convencional, sendo mais um ponto positivo se tratando do rendimento do conversor. São apresentadas as etapas de operação do conversor, as formas de onda ideais, tanto em alta frequência quanto em baixa frequência, a análise matemática contendo as principais equações que regem o funcionamento do conversor e a simulação numérica comprovando a análise desenvolvida. O conversor foi projetado para uma tensão de entrada de 127V com tensão de saída igual a 200V, operando com uma frequência de comutação igual a 50kHz e uma potência entregue a carga igual a 300W. / In this paper is presented the analysis of a single-phase bridgeless AC-DC converter with a single-stage of power factor correction, based on an isolated SEPIC converter with AC-side switches. Wherefore the converter carry out the power factor correction technic, by the act of operating in the continuous conduction mode (CCM), it’s essential to control the input current. Therefore, the control system, compared to the converter operating in the discontinuous conduction mode (DCM), become more complex, resulting on a disadvantage for the CCM. Nevertheless, when it’s come to efficiency, how the levels of peak current are smaller operating in CCM, it is expected to obtain a higher efficiency. Besides that, with the AC-side switches the converter presents a smaller number of semiconductors on the current path during a switching period, compared with the conventional topology, become one more positive advantage for the converter efficiency. Are presented the operation stages of the converter, waveforms, for high frequency as well as mains frequency, the numeric analysis possessing the leading equations for the converter operations and the numeric simulation proving the developed analysis. The converter was designed for a 127V input voltage, with a 200V output voltage, operating with a switching frequency of 50kHz, and a 300W rated output power.