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http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/26534| Título: | Célula de comutação intercalada para conversores com características de seguidor de tensão e comutação suave |
| Título(s) alternativo(s): | Interleaved switching cell for converters with voltage follower and soft commutation characteristics |
| Autor(es): | Soares, Jefferson Wilhelm Meyer |
| Orientador(es): | Badin, Alceu Andre |
| Palavras-chave: | Conversores de corrente elétrica Modulação (Eletrônica) Eletrônica de potência Modelagem Electric current converters Modulation (Electronics) Power electronics Modelyng |
| Data do documento: | 19-Out-2021 |
| Editor: | Universidade Tecnológica Federal do Paraná |
| Câmpus: | Curitiba |
| Citação: | SOARES, Jefferson Wilhelm Meyer. Célula de comutação intercalada para conversores com características de seguidor de tensão e comutação suave. 2021. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica e Informática Industrial) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2021. |
| Resumo: | Este trabalho apresenta uma célula de comutação com modulação por variação de frequência de chaveamento, do inglês switching cell with switching frequency modulation (SC-SFM) e condução contínua no indutor. Conversores com entrada em corrente baseados na SC-SFM possuem a característica de seguidor de tensão, ou seja, a entrada do conversor se comporta como uma carga resistiva e condução contínua. O comportamento como seguidor de tensão simplifica o controle do conversor sendo necessário apenas um laço de controle de tensão. Comutação suave e corrente nula no bloqueio do diodo é possível para uma ampla faixa de potência. Adicionalmente este trabalho apresenta o princípio de operação, análise matemática, modelagem e esquema de controle para conversores de corrente contínua para corrente contínua (CC-CC) e retificadores com correção do fator de potência, do inglês power factor correction (PFC), neste caso incluindo um controle antecipativo, do inglês feedforward, para aprimorar a qualidade de energia. Resultados experimentais são obtidos a partir de três protótipos baseados na SC-SFM. A saber um protótipo de conversor boost intercalado com modulação em frequência de chaveamento, do inglês interleaved boost converter with switching frequency modulation (IBC-SFM) CC-CC, um IBC-SFM PFC com ponte de diodos e outro IBC-SFM PFC baseado na estrutura totem-pole. Os protótipos possuem potência nominal de 1 kW, tensão de entrada de 100 V e saída de 240 V para o conversor CC-CC e tensão de entrada de 127 V e saída de 400 V para os conversores PFC. Os protótipos apresentaram excelentes valores de rendimento com curva quase plana, sendo os resultados de eficiência máxima iguais a 98,78% para o IBC-SFM CC-CC, 97,15% para o IBC-SFM PFC e 97,99% para o PFC com a estrutura totem-pole. No caso dos conversores PFC a qualidade de energia baseado nos valores de fator de potência (FP), distorção harmônica total de corrente, do inglês current total harmonic distortion (THD𝑖) e espectro harmônico apresentam dados excelentes e adequados às normas vigentes de qualidade de energia. |
| Abstract: | This work presents a switching cell with switching frequency modulation (SC-SFM) and continuous conduction in the inductor current. Current-fed converter grounded on SC-SFM have the characteristic of a voltage follower, that is when the input behaves as a resistive load. Simplified control is achieved due to the resistive behavior, only a voltage control loop is needed. Soft switching and current null when the diodes block are reached for a wide power range. In addition, this work presents the operating principle, mathematical analysis, modeling and control scheme for direct current to direct current (DC-DC) converters and power factor correction (PFC) rectifiers, in this case including a feedforward control to improve the power quality. Experimental results are obtained from three prototypes based on SC-SFM. Namely a prototype of interleaved boost converter with switching frequency modulation (IBC-SFM) CC-CC, an IBC-SFM PFC with diode bridge and another IBC-SFM PFC based on the totem-pole structure. The prototypes have a nominal power of 1 kW, an input voltage of 100 V and an output of 240 V for the DC-DC converter and an input voltage of 127 V and an output of 400 V for the PFC converters. Furthermore, the prototypes showed excellent efficiency values with an almost flat curve, with maximum efficiency values equal to 98.78% for the IBC-SFM DC-DC, 97.15% for the IBC-SFM PFC and 97.99% for PFC with totem-pole structure. In the case of PFC converters, the power quality based on power factor (PF), current total harmonic distortion (THD𝑖) and harmonic spectrum values present excellent and adequate results for the actual power quality standards. |
| URI: | http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/26534 |
| Aparece nas coleções: | CT - Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica e Informática Industrial |
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