Inversor boost a capacitor chaveado para conexão com à rede elétrica
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Data de Publicação: | 2018 |
Tipo de documento: | Dissertação |
Idioma: | por |
Título da fonte: | Repositório Institucional da UFSC |
Texto Completo: | https://repositorio.ufsc.br/handle/123456789/191074 |
Resumo: | Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2018. |
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Inversor boost a capacitor chaveado para conexão com à rede elétricaEngenharia elétricaInversores elétricosCapacitadoresDissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2018.Este documento estuda o inversor boost a capacitor chaveado (SCDBI) para conexão com à rede elétrica. O SCDBI é um conversor elevador, com a possibilidade de elevação do ganho com a adição de células de capacitor chaveado, e possui uma característica de saída em tensão, o que permite injetar correntes na rede com baixa ondulação usando apenas um filtro L. Esses atributos favorecem o emprego da topologia em sistemas de estágio único conectado à rede, nos quais a tensão de entrada é menor que a tensão da rede elétrica. Alguns dos desafios do uso do SCDBI estão relacionados à característica de ganho não linear e aos modelos dinâmicos de ordem elevada. A dissertação contribuiu com uma modelagem simplificada orientada ao controle e uma técnica de linearização estática, que permitem a utilização de um controlador proporcional-integral com adição de um polo extra e com malha de feedforward no controle da corrente injetada na rede elétrica. Além disto, o trabalho aborda a análise estática do conversor com modulação unipolar, as equações de projeto, o dimensionamento do estágio de potência e a distribuição das perdas nos componentes. A validação do estudo é feita por meio dos resultados obtidos de um protótipo de 250 W, conectados à rede de 127 V RMS, com tensão de entrada variando de 50 a 70 V, frequência de comutação de 50 kHz. O protótipo permite analisar o rendimento da estrutura, a técnica de linearização e a qualidade da corrente injetada na rede em diferentes pontos de operação. O pico de rendimento da topologia é de 90% e a corrente de saída apresenta THD menor que 3%.Abstract : This document addresses the study of the switched-capacitor differential boost inverter (SCDBI) for the connection with electrical grid. The SCDBI is a step-up converter which allows the increasing of the gain with the addition of more switched capacitor cells. Furthermore, its output voltage characteristic allows injecting currents with low ripple using only an L filter. Those attributes favor the employment of the topology in single-stage systems connected to the grid in which the input voltage is lower than the voltage of the grid. Some of the challenges of using SCDBI connected to the grid are related to the nonlinear gain characteristic and high order dynamic models. The master thesis contributed with a simplified model oriented to the control and a static linearization technique are proposed, which allow the use of a simple proportional integral controller with an extra pole and with a feedforward loop for regulating the current injected into the grid. In addition, the paper addresses the static analysis of the converter with unipolar modulation, the design equations and power stage sizing are also presented in the document. The validation of the theoretical analysis is done through the results obtained with a prototype of 250 W connected to a 127 V RMS voltage grid, with input voltage ranging from 50 to 70 V, switching frequency of 50 kHz. The prototype allows analyzing the structure efficiency, linearization technique and grid injected current quality at different points of operation. The topology efficiency peak is 90% and grid current presents THD less than 3%.Lazzarin, Telles BrunelliCoelho, Roberto FranciscoUniversidade Federal de Santa CatarinaAndrade, Jéssika Melo de2018-11-03T04:06:01Z2018-11-03T04:06:01Z2018info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesis171 p.| il., gráfs., tabs.application/pdf354503https://repositorio.ufsc.br/handle/123456789/191074porreponame:Repositório Institucional da UFSCinstname:Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)instacron:UFSCinfo:eu-repo/semantics/openAccess2018-11-03T04:06:01Zoai:repositorio.ufsc.br:123456789/191074Repositório InstitucionalPUBhttp://150.162.242.35/oai/requestopendoar:23732018-11-03T04:06:01Repositório Institucional da UFSC - Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)false |
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