Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / In this thesis an study of AC Power Source (ACPS) topologies that guarantee the synthesis
of high quality voltage waveforms (in comparison to the reference signal) without
penalizing the system efficiency is carried out. It must be highlighted that these features
can be achieved by employing hybrid topologies, which are composed of a switched-mode
power amplifier and a linear power amplifier (LPA). The former amplifier (called main
amplifier) processes almost the entire load power, while the second one (called correction
amplifier) is responsible for the compensation for any distortion at the output voltage
waveform, thus, processing a small amount of the load power. In this way, it is possible
to combine both the high efficiency of switched-mode power amplifiers with high
quality voltage waveforms characteristic of linear power amplifiers. This work is mainly
focused on hybrid topologies in series configuration (series connection between main and
correction amplifiers). This allows to employ a low voltage/low power LPA. It must be
noticed that this configuration is especially suitable for ACPS applications, when, for
example, the mains voltage is intended to be emulated (including high order harmonics,
controlled disturbances, etc.), since the LPA experiences low voltage levels in comparison
to those synthesized by the ACPS. Throughout the thesis are proposed and theoretically/
experimentally analyzed two novel ACPS topologies, which employ multilevel inverters
as main amplifier. The analysis take into account the operation, modulation strategy
and design methodology of the power and control circuits (of both main and correction
amplifiers). Experimental results are presented (Total Harmonic Distortion and converter
efficiency) in order to validate the proposed approach. / Nesta Tese é realizado um estudo acerca das principais topologias de fontes CA de potência (AC Power Source ACPS), que garantem a síntese de formas de onda de tensão de alta fidelidade (com respeito ao sinal de referência) sem, no entanto, comprometer o rendimento do sistema. Salienta-se que essas características podem ser obtidas por topologias híbridas, compostas pela associação de um amplificador chaveado com um
amplificador linear. Enquanto o primeiro (denominado de amplificador principal) processa praticamente a totalidade da energia fornecida à carga, o segundo (denominado de
amplificador de correção) é responsável apenas por correções na forma de onda de saída, processando, assim, uma pequena parcela de energia. Então, torna-se possível aliar o
alto rendimento característico dos conversores chaveados à alta qualidade da forma de onda associada aos amplificadores lineares. O trabalho é direcionado, principalmente, a
topologias híbridas em configuração série (conexão série entre o amplificador principal e o amplificador de correção), de modo que amplificadores de correção de baixa tensão/baixa
potência possam ser empregados. Destaca-se que essa configuração é especialmente adequada a aplicações com ACPSs, quando, por exemplo, deseja-se emular a rede elétrica de
alimentação (inserindo harmônicos de tensão, provocando distúrbios controlados, etc.), uma vez que o amplificador de correção é submetido a níveis de tensão reduzidos, se comparados aos níveis sintetizados pela ACPS. No decorrer do trabalho, são propostas e analisadas teórico-experimentalmente duas topologias inéditas de ACPS, ambas empregando
inversores multiníveis como amplificador principal. São apresentadas análises relativas à
operação, modulação, metodologia de projeto dos estágios de potência e controle tanto do amplificador principal quanto do de correção , bem como são apresentados resultados
experimentais em termos da distorção harmônica total (Total Harmonic Distortion THD) e rendimento global do sistema.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.ufsm.br:1/3674 |
| Date | 20 December 2012 |
| Creators | Beltrame, Rafael Concatto |
| Contributors | Hey, Hélio Leães, Rech, Cassiano, Martins, Mário Lúcio da Silva, Heldwein, Marcelo Lobo, Mezaroba, Marcello |
| Publisher | Universidade Federal de Santa Maria, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, UFSM, BR, Engenharia Elétrica |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFSM, instname:Universidade Federal de Santa Maria, instacron:UFSM |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | 300400000007, 400, 300, 300, 300, 300, 300, 300, 2cf84cef-ab28-4e40-8cfc-29890f1dbfd7, ff2fb667-b961-49fa-a9ee-f557b7c5b92b, 30c4dc15-e9ea-4b59-890a-fbc6e37ef5ca, a46b5670-9322-4c11-85e6-3c567de869a0, ab393548-deb9-43fb-bb25-bef092457b13, 4fb82176-9193-4a45-9010-7d116fda1f61 |
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