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http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/32707| Título: | Comparação entre modelagem analítica e empírica de um conversor Buck não isolado |
| Título(s) alternativo(s): | Comparison between analytical and empirical modeling of a non-isolated Buck converter |
| Autor(es): | Yoshikawa, Cesar Henrique |
| Orientador(es): | Oroski, Elder |
| Palavras-chave: | Conversores de corrente elétrica Circuitos elétricos - Análise Simulação (Computadores) Correntes elétricas Análise de sistemas Modelos matemáticos Electric current converters Electric circuit analysis Computer simulation Electric currents System analysis Mathematical models |
| Data do documento: | 8-Jun-2022 |
| Editor: | Universidade Tecnológica Federal do Paraná |
| Câmpus: | Curitiba |
| Citação: | YOSHIKAWA, Cesar Henrique. Comparação entre modelagem analítica e empírica de um conversor Buck não isolado. 2022. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Engenharia Elétrica) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2022. |
| Resumo: | Este trabalho de conclusão de curso tem como objetivo a comparação entre modelos dinâmicos obtidos de forma analítica e empírica de um conversor de potência CC-CC Buck não isolado para diferentes modos de operação. A topologia do conversor estudado tem por finalidade reduzir o valor de tensão de entrada, de forma eficiente, através de um circuito comutado por semicondutores. Para aplicações que requerem o controle de tal circuito, como em sistemas de geração eólica ou fotovoltaica, é importante compreender bem suas características dinâmicas na forma de equações matemáticas para o projeto de controladores. Para isto, a forma convencional de se obter seu modelo dinâmico parte de análises feitas pela física do processo, desenvolvendo equações diferenciais baseadas nas leis físicas que regem o problema. Este método envolve, além da idealização do comportamento dos componentes, etapas de simplificação e linearização do problema. Isto se deve principalmente por conter componentes comutadores, como diodos e transistores, quem trazem características de um sistema não linear, variante no tempo e limitado a penas um modo de operação específico. Uma alternativa para se obter um modelo dinâmico que possa reproduzir características que podem ser perdidas por simplificações analíticas é pela Identificação de Sistemas, que consiste em obter o modelo dinâmico deste sistema pela relação dos sinais medidos de entrada e de saída. Este processo tem o propósito de adquirir as informações dinâmicas de um sistema sem necessariamente ter conhecimento a priori sobre o mesmo, mas requer uma estrutura matemática parametrizada para representá-lo. É proposta a comparação entre a modelagem analítica de pequenos sinais com os modelos identificados pelas representações ARX e de Hammerstein-Wiener, tendo como referência dados advindos da simulação do conversor em ambiente virtual. Conclui-se que, para o modo de condução contínua, os três modelos estimados foram capazes de representar o sistema adequadamente, enquanto para o modo de operação descontínua e mista a representação de Hammerstein-Wiener teve melhor ajuste. |
| Abstract: | This Undergraduate thesis aims to compare the dynamic models of a non-isolated DC-DC Buck converter obtained analytically and empirically for different conduction modes. The main purpose of the converter topology studied is to efficiently lower the input voltage to the output through an electrical circuit switched by semiconductors. For applications that require output control, such as wind and photovoltaic systems, it is important to understand its behavior in terms of mathematical equations in order to design a controller. Therefore, the conventional way to obtain a dynamic model begins with analyzing the physical process and developing differential equations based on the physical laws governing the problem. This method involves simplification and linearization steps in addition to idealization of the behavior of the components. This is mainly due to the presence of switching elements, such as diodes and transistors, which bring with them the characteristics of a nonlinear and time-varying system and are limited to only one mode of operation. An alternative to obtaining a dynamic model that can reproduce properties that could be lost through analytical simplifications is System Identification, which consists in obtaining the dynamic model by relating input and output signals. This process aims to obtain dynamic information of a system without knowing its a priori, but requires a parameterized mathematical structure. The comparison between the analytical small-signal modeling and the identified models through ARX and Hammerstein-Wiener representations is proposed, using data from simulations of the converter as reference. It is concluded that for the continuous conduction mode, all three provide a satisfactory representation of the system, while for the discontinuous conduction mode and the mixed mode, the Hammerstein-Wiener representation is best. |
| URI: | http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/32707 |
| Aparece nas coleções: | CT - Engenharia Elétrica |
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