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http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/31609| Título: | Conversores baseados na estrutura SEPIC modificado com comutação suave para aplicações de elevado desempenho |
| Título(s) alternativo(s): | Converters based on modified SEPIC structure with soft switching to high performance applications |
| Autor(es): | Kravetz, Fábio Inocêncio |
| Orientador(es): | Gules, Roger |
| Palavras-chave: | Conversores de corrente elétrica Correntes contínuas Energia - Fontes alternativas Circuitos de comutação Controladores PID Retificadores de corrente elétrica Semicondutores Análise matemática Modelos matemáticos Electric current converters Electric currents, Direct Renewable energy sources Switching circuits PID controllers Electric current rectifiers Semiconductors Mathematical analysis Mathematical models |
| Data do documento: | 29-Mar-2023 |
| Editor: | Universidade Tecnológica Federal do Paraná |
| Câmpus: | Curitiba |
| Citação: | KRAVETZ, Fábio Inocêncio. Conversores baseados na estrutura SEPIC modificado com comutação suave para aplicações de elevado desempenho. 2023. Tese (Doutorado em Engenharia Elétrica e Informática Industrial) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2023. |
| Resumo: | Este trabalho apresenta o estudo e implementação de técnicas de comutação suave na topologia SEPIC modificado e em algumas de suas variações. O conversor SEPIC (SEPIC, do inglês, Single-Ended Primary Inductance Converter) modificado é um conversor CCCC de alto desempenho com alto ganho estático intrínseco com tensão reduzida em todos os semicondutores, podendo ser usado em aplicações, como: fontes renováveis de energia, retificadores com alto fator de potência, acionamento de LED, carregadores de bateria e conversores bidirecionais CC-CC com alta taxa de conversão. No entanto, a maior parte dos desenvolvimentos propostos até o momento que usam essa topologia, tem como base a estrutura com comutação dissipativa. A comutação suave é importante para a redução das perdas e da interferência eletromagnética do conversor, visto que habilita a topologia proposta a ser utilizada em aplicações de elevada frequência de chaveamento. Algumas estruturas de comutação suave são propostas neste trabalho, dado que estas configurações são utilizadas em diferentes topologias que tem o conversor SEPIC modificado como estrutura base. As técnicas de comutação suave aplicadas nesta tese permitem a redução das perdas por comutação e da corrente de recuperação reversa dos diodos. Neste trabalho foram apresentados e estudados três conversores com comutação suave. A primeira estrutura utiliza a técnica ZVRT (ZVRT, do inglês Zero Voltage Ressonant Transition) aplicadada ao SEPIC modificado. A segunda topologia implementada é um SEPIC modificado ZVRT com acoplamento magnético série e célula multiplicadora de tensão. A terceira estrutura estudada é o SEPIC modificado com acoplamento magnético série e snubber não dissipativo com conexão diferencial, esta topologia é multifase, possui ambas as comutações suaves e opera com o dobro da potência em relação as demais conversores propostos nesta tese. Considerando o conversor SEPIC modificado ZVRT foi processada a potência nominal de 180 W com eficiência de 97 %, sendo o ganho estático igual a 6,66. Para o conversor SEPIC modificado ZVRT com acoplamento magnético série e célula multiplicadora de tensão obteve-se a eficiência de 94,51 % na potência nominal de 200 W, sendo o ganho estático igual a 15. Por fim, para o conversor SEPIC modificado com acoplamento magnético série e snubber não dissipativo com conexão diferencial foi processada a potência nominal de 400 W com eficiência de 93,90 %, sendo o ganho estático igual a 16,66. Em relação a frequência de comutação dos conversores propostos e implementados neste trabalho, tem-se que para o conversor SEPIC modificado ZVRT opera-se na frequência de 70 kHz e para os demais conversores apresentados neste trabalho operou-se na frequência de chaveamento igual a 100 kHz. |
| Abstract: | This work presents the study and implementation of techniques from soft-switching in modified SEPIC topology in some of your variations. The modified SEPIC converter is a high performance dc-dc converter with intrinsic high static gain and reduced voltage stress in all semiconductors, used in several applications, as: renewable energy sources, high power factor rectifiers, LED driver, battery charges and high conversion ratio bidirectional dc-dc converters. However, most part of developments proposed up to now that use this topology, is based on hard-switching structrure. The soft-switching is important for reduction of converter losses and electromagnetic interference, because enable the proposed topology be used in high power density applications. Some soft-switching structures are proposed in this work, because this configurations are use in different topology that has modified SEPIC as base structure. The softswitching techniques applied in this thesis allow the reduction of the losses for commutation and from the diodes reverse recovery current. In this work were presented and studied three converters with soft-switching. The first structure uses the ZVRT technique applied to the modified SEPIC. The second topology implemented is a modified SEPIC ZVRT converter with serial magnetic coupling and voltage multiplier cell. The third structure studied is the modified SEPIC with serial magnetic coupling and non-dissipative snubber with differential connection, this topology is multiphase, has both soft-switching and operates with the double of the power compared to other converters proposed is this thesis. Regarding the modified SEPIC ZVRT converter was processed a nominal output power of 180 W with 97% of efficiency, being the static gain equal the 6.66. To the modified SEPIC ZVRT converter with serial magnetic coupling and voltage multiplier cell it was obtained an efficiency of 94.51% at nominal output power of 200 W, being the static gain equal the 15. Finally, to the modified SEPIC with serial magnetic coupling and non-dissipative snubber with differential connection was processed at nominal output power of 400 W with efficiency of 93,90%, being the static gain equal the 16.66. Regarding the switching frequency of the proposed converters and implemented in this work, has been which for the modified SEPIC ZVRT converter operate in frequency of 70 kHz and to the other converters presented in this word operate in switching frequency equal the 100 kHz. |
| URI: | http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/31609 |
| Aparece nas coleções: | CT - Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica e Informática Industrial |
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