Conversores CC-CC e CA-CC isolados da família SEPIC com reduzidos esforços de tensão sobre os semicondutores

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Ewerling, Marcos Vinícius Mosconi
Data de Publicação: 2023
Tipo de documento: Tese
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFSC
Texto Completo: https://repositorio.ufsc.br/handle/123456789/247553
Resumo: Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2023.
id UFSC_721647305ed3ece90eb2f024b0661596
oai_identifier_str oai:repositorio.ufsc.br:123456789/247553
network_acronym_str UFSC
network_name_str Repositório Institucional da UFSC
repository_id_str 2373
spelling Conversores CC-CC e CA-CC isolados da família SEPIC com reduzidos esforços de tensão sobre os semicondutoresEngenharia elétricaConversores CC-CCRetificadores de corrente elétricaTese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2023.Esta tese propõe a análise completa para o modo de condução descontínua (MCD) de uma topologia isolada baseada no conversor SEPIC convencional. O conversor proposto é explorado nas versões CC-CC e CA-CC e, em ambos os casos, pode ser abaixadora ou elevadora. Também nas duas conversões as estruturas têm a possibilidade de inserção de módulos (sendo cada módulo composto por um interruptor, um indutor de saída e um diodo), o que proporciona a diminuição dos esforços de tensão sobre os semicondutores, uma vez que a tensão de entrada é dividida pela quantidade de módulos utilizados. Pode-se destacar que a divisão dos esforções de tensão como sendo a principal vantagem da estrutura proposta. Na versão como retificador, a operação em MCD traz como vantagem a característica de ter uma corrente senoidal com elevado fator de potência e baixo conteúdo harmônico da fonte de alimentação sem o emprego de uma malha de controle da corrente de entrada, tendo em vista a característica típica dos retificadores do tipo SEPIC operando no MCD de emular uma resistência elétrica para a fonte, simplificando assim o circuito de controle, sendo necessária apenas a malha de controle da tensão de saída. A estrutura do retificador também apresenta o conceito bridgeless, tendo os interruptores do lado CA, o que oferece um menor número de componentes no caminho da corrente durante um período de comutação, contribuindo assim com o rendimento. Com o objetivo de validar os estudos teóricos das estruturas CC-CC e CA-CC, são apresentados os resultados experimentais para três protótipos construídos, sendo o primeiro protótipo CC-CC composto por dois módulos, o segundo protótipo CC-CC composto por quatro módulos e o terceiro protótipo CA-CC composto por dois módulos. Com base nos resultados obtidos, a estrutura CC-CC se mostrou atrativa para operar como segundo estágio de fontes de alimentação ou então operar em diversas configurações de microrredes CC, enquanto a estrutura CA-CC opera como fonte de alimentação de um único estágio. Os parâmetros utilizados para projetar os conversores CC-CC e CA-CC foram: 400 V e 800 V de tensão de entrada para o primeiro e segundo protótipo CC-CC, respectivamente, e 220 V eficaz para o protótipo CA-CC; 120 V de tensão de saída; 500 W de potência de saída e frequência de comutação de 50 kHz.Abstract: This doctoral dissertation proposes a complete analysis for the discontinuous conduction mode (DCM) of an isolated dc-dc and ac-dc topologies based on the conventional SEPIC converter. The proposed converters can operate as step-down/step-up modes likewise the conventional SEPIC. Also, the proposed structure can be generalized by inserting modules (each module being composed of a switch, an output inductor, and a diode), which provides a reduction in the voltage stress across the semiconductors, since the input voltage is divided by the number of modules used. It can be highlighted that the reduction of voltage stress across the semiconductors as the main advantage of the proposed structure. In the rectifier version, the DCM operation has the advantage of having a sinusoidal current with a high-power-factor and low harmonic distortion of the power supply without the use of a control loop, considering the typical characteristic of SEPIC-type rectifiers operating in the DCM to emulate an electrical resistance for the source, thus simplifying the control circuit. The structure of the rectifier also features the bridgeless concept, with the switches on the ac-side, which offers a smaller number of components in the current path during a switching period, thus contributing to the reduction of the losses. To validate the theoretical studies of the dc-dc and ac-dc structures, the experimental results for three built prototypes are presented, with the first dc-dc prototype consisting of two modules, the second dc-dc prototype consisting of four modules, and the third ac-dc prototype consisting of two modules. Based on the results obtained, the dc-dc structure proved to be attractive to operate as second-stage power supplies or to operate in several dc micro-grid configurations, while the ac-dc structure operates as a single-stage power supply. The parameters used to design the dc-dc and ac-dc converters were: 400 V and 800 V of input voltage for the first and second dc-dc prototype, respectively, and 220 V RMS for the ac-dc prototype; 120 V of output voltage; 500 W of output power and 50 kHz of switching frequency.Lazzarin, Telles BrunelliFont, Carlos Henrique IllaUniversidade Federal de Santa CatarinaEwerling, Marcos Vinícius Mosconi2023-06-28T18:26:38Z2023-06-28T18:26:38Z2023info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesis319 p.| il., gráfs.application/pdf381157https://repositorio.ufsc.br/handle/123456789/247553porreponame:Repositório Institucional da UFSCinstname:Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)instacron:UFSCinfo:eu-repo/semantics/openAccess2023-06-28T18:26:38Zoai:repositorio.ufsc.br:123456789/247553Repositório InstitucionalPUBhttp://150.162.242.35/oai/requestopendoar:23732023-06-28T18:26:38Repositório Institucional da UFSC - Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)false
dc.title.none.fl_str_mv Conversores CC-CC e CA-CC isolados da família SEPIC com reduzidos esforços de tensão sobre os semicondutores
title Conversores CC-CC e CA-CC isolados da família SEPIC com reduzidos esforços de tensão sobre os semicondutores
spellingShingle Conversores CC-CC e CA-CC isolados da família SEPIC com reduzidos esforços de tensão sobre os semicondutores
Ewerling, Marcos Vinícius Mosconi
Engenharia elétrica
Conversores CC-CC
Retificadores de corrente elétrica
title_short Conversores CC-CC e CA-CC isolados da família SEPIC com reduzidos esforços de tensão sobre os semicondutores
title_full Conversores CC-CC e CA-CC isolados da família SEPIC com reduzidos esforços de tensão sobre os semicondutores
title_fullStr Conversores CC-CC e CA-CC isolados da família SEPIC com reduzidos esforços de tensão sobre os semicondutores
title_full_unstemmed Conversores CC-CC e CA-CC isolados da família SEPIC com reduzidos esforços de tensão sobre os semicondutores
title_sort Conversores CC-CC e CA-CC isolados da família SEPIC com reduzidos esforços de tensão sobre os semicondutores
author Ewerling, Marcos Vinícius Mosconi
author_facet Ewerling, Marcos Vinícius Mosconi
author_role author
dc.contributor.none.fl_str_mv Lazzarin, Telles Brunelli
Font, Carlos Henrique Illa
Universidade Federal de Santa Catarina
dc.contributor.author.fl_str_mv Ewerling, Marcos Vinícius Mosconi
dc.subject.por.fl_str_mv Engenharia elétrica
Conversores CC-CC
Retificadores de corrente elétrica
topic Engenharia elétrica
Conversores CC-CC
Retificadores de corrente elétrica
description Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2023.
publishDate 2023
dc.date.none.fl_str_mv 2023-06-28T18:26:38Z
2023-06-28T18:26:38Z
2023
dc.type.status.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.type.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
format doctoralThesis
status_str publishedVersion
dc.identifier.uri.fl_str_mv 381157
https://repositorio.ufsc.br/handle/123456789/247553
identifier_str_mv 381157
url https://repositorio.ufsc.br/handle/123456789/247553
dc.language.iso.fl_str_mv por
language por
dc.rights.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/openAccess
eu_rights_str_mv openAccess
dc.format.none.fl_str_mv 319 p.| il., gráfs.
application/pdf
dc.source.none.fl_str_mv reponame:Repositório Institucional da UFSC
instname:Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)
instacron:UFSC
instname_str Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)
instacron_str UFSC
institution UFSC
reponame_str Repositório Institucional da UFSC
collection Repositório Institucional da UFSC
repository.name.fl_str_mv Repositório Institucional da UFSC - Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)
repository.mail.fl_str_mv
_version_ 1808652129410220032

Registros relacionados