AssociaÃÃo TÃcnico-CientÃfica Eng. Paulo de Frontin / This paper presents the study and development of a voltage impulse generator using a cascaded boost converter topology operating in Discontinuous Conduction Mode (DCM) which will be used for the inspection of grounding systems used by electric power companies. The output voltage of the converter is applied to the grounding system which behaves as a load. The signal applied to the ground was measured by the data acquisition system and analyzed by an intelligent algorithms software. The voltage has the characteristics of a double exponential waveform which is a mathematical model used for study of lightning. Furthermore, the impulse generator has the option to produce a square waveform output voltage. Unlike, the traditional impulse generator with spark gaps, which was disadvantages of poor lifetime and the need of external system to operating the same, the developed generator uses only semiconductor devices in its construction. A theoretical study was carried out through qualitative and quantitative analyzes moreover, the switching process and the losses in the converter components were studied. In this work was performed the design of a cascaded boost converter for evaluating grounding systems with approximated 156 W, input voltage of 110 Vac rms and an output peak voltage of approximately 880 VDC, which correspond to the sum each voltage capacitor of the boost converter, when they are connected in series. A prototype with the indicated specifications was implemented and experimentally tested in the laboratory and real conditions using four grounding systems configurations. Tests were performed considering that the grounding impedance is resistive. The obtained experimental and simulation results are used to validate the theoretical analysis and the designed converter. / Este trabalho apresenta o estudo e desenvolvimento de um gerador de impulsos de tensÃo usando a topologia de um conversor boost em cascata operando em Modo de ConduÃÃo DescontÃnua (MCD) que serà utilizado para inspeÃÃo de sistemas de aterramentos usados pelas concessionÃrias de energia elÃtrica. A tensÃo obtida na saÃda do conversor à aplicada ao sistema de aterramento que se comporta como uma carga. O sinal aplicado ao aterramento à medido pelo sistema de aquisiÃÃo de dados e analisado pelo software por algoritmos inteligentes. A tensÃo aplicada tem as caracterÃsticas de uma onda tipo dupla exponencial que à um modelo matemÃtico para estudo de descargas atmosfÃricas. AlÃm disso, o gerador poderà gerar tensÃes com caracterÃsticas de uma onda quadrada. O gerador de impulsos desenvolvido utiliza apenas dispositivos semicondutores na sua construÃÃo que apresentam as vantagens de possuir uma longa vida Ãtil, podem operar em altas frequÃncias, sÃo acionados com baixa tensÃo e possuem uma baixa queda de tensÃo ao contrÃrio dos tradicionais geradores de impulsos que utilizam os spark gaps para chaveamento que apresentam como desvantagens a baixa vida Ãtil e a necessidade de um sistema externo para funcionamento da mesma. Um estudo teÃrico foi realizado atravÃs das anÃlises qualitativa e quantitativa, alÃm das anÃlises do processo de comutaÃÃo e das perdas nos componentes do conversor. Neste trabalho foi realizado o projeto do conversor boost em cascata para inspeÃÃo de sistemas de aterramento com uma potÃncia aproximada de 156 W, tensÃo de entrada eficaz de 110 Vca e tensÃo de pico de aproximadamente 880 Vcc que corresponde à soma da tensÃo dos capacitores do conversor boost quando estÃo dispostos em sÃrie. Um protÃtipo com as especificaÃÃes indicadas foi construÃdo e testado experimentalmente em laboratÃrio e em campo utilizando quatro topologias de sistemas de aterramento. Foram realizados testes considerando que a impedÃncia de aterramento era puramente resistiva. Os resultados de simulaÃÃo e experimentais obtidos sÃo utilizados para validar a anÃlise teÃrica e o projeto realizado.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:www.teses.ufc.br:9260 |
| Date | 03 October 2014 |
| Creators | Kristian Pessoa dos Santos |
| Contributors | CÃcero Marcos Tavares Cruz, Tobias Rafael Fernandes Neto, Ricardo Silva Thà Pontes, Marcus RogÃrio de Castro |
| Publisher | Universidade Federal do CearÃ, Programa de PÃs-GraduaÃÃo em Engenharia ElÃtrica, UFC, BR |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFC, instname:Universidade Federal do Ceará, instacron:UFC |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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