Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2017. / Made available in DSpace on 2017-08-22T04:24:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1
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Previous issue date: 2017 / Esta dissertação apresenta a análise, projeto e experimentação de dois novos inversores tipo Forward, conectados à rede elétrica, para aplicação em sistemas de geração renováveis. As duas topologias propostas diferem entre si, por meio da técnica de desmagnetização do transformador Forward. O primeiro inversor emprega enrolamento terciário para tal e foi concebido para ser aplicável a sistemas cujas potências variam entre 200 e 500 W. Já o segundo inversor utiliza a estrutura duplo-Forward, na qual a desmagnetização do núcleo ocorre pelo enrolamento primário. Estaestrutura utiliza um número maior de componentes, em contrapartida grampeia naturalmente as tensões sobre os semicondutores do primário. A segunda topologia foi concebida para potências que variam entre 500 W e 800 W. Ressalta-se que a proposta tem como objetivo preencher uma lacuna existente nessa faixa de potências, do ponto de vista de topologias inversoras consolidadas. Para cada conversor são feitas análises teóricas, baseadas nos estados topológicos, para em seguida, serem derivados os esforços e os principais equacionamentos além de dimensionar seus componentes. Também é desenvolvido no trabalho uma análise matemática para o projeto dos filtros de entrada (barramento capacitivo) e de saída (L, LC e LCL), sendo escolhido para implementação a estrutura LCL com amortecimento passivo. Por fim, é realizada a modelagem dos conversores orientada ao controle e o projeto de duas malhas, uma de corrente para a injeção de potência à rede e uma de tensão para a regulação do barramento de entrada. Dois protótipos foram projetados, construídos e testados, um de 300 W para a estrutura Forward com enrolamento terciário e outro de 500 W para a estrutura duplo-Forward. Ambos foram projetados para uma tensão de entrada de 85 V e conectados na rede elétrica de 110 Vrms. Os resultados experimentais corroboram o desenvolvimento teórico do trabalho, se apresentando em consonância com a normatização aplicável em termos de distorção harmônica e fator de potência. As topologias se apresentam como uma opção interessante para sistemas entre 200 W e 800 W, faixa de potência que a literatura ainda não apresenta uma solução consolidada.<br> / Abstract : This dissertation presents the analysis, design and experimentation of two novel grid-tie Forward type inverters to be applied in renewable generation systems. The two proposed topologies have as the main difference, the Forward transformer´s demagnetizing technique. The first inverter uses a tertiary winding and was thought to fit in systems which power varies between 200 W and 500 W. The second inverter uses the double-Forward structure, which the core demagnetization happens through the primary winding. This structure uses a higher number of components, in contrast, it naturally clips the primary semiconductor´s voltage. The second topology was thought to be applied in systems which power varying between 500 W and 800 W. The proposal has as main objective to fill a gap in this power range, from the consolidated inverters structures point of view. For each converter, theoretical analysis are done, based on the topological states to be derived, after, the efforts and the main equations, in order to design the components. It is also developed in this study a mathematical analysis to input (capacitive bus) and output filter design (L, LC and LCL), whereby the LCL with passive damping structure was chosen. Lastly, the converter´s control oriented modeling was performed and two loops were designed, one to control the grid injected current and other to regulate the input bus voltage. Two prototypes were designed, constructed and tested, one of 300 W for the Forward with tertiary winding and another of 500 W for the double-Forward. Both of them were designed to support an input voltage of 85 V and to be connected to a 110 Vrms grid. The experimental results confirm the theoretical development belong the study, being in consonance with the applicable standards in terms of total harmonic distortion and power factor. The topologies can be seen as an interesting option for systems between 200 W and 800 W, power range that still does not have a mature solution.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.ufsc.br:123456789/178585 |
| Date | January 2017 |
| Creators | Facchinello, Gabriel Grunitzki |
| Contributors | Universidade Federal de Santa Catarina, Lazzarin, Telles Brunelli, Coelho, Roberto Francisco |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Format | 1 v.| il., gráfs., tabs. |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFSC, instname:Universidade Federal de Santa Catarina, instacron:UFSC |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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