Modelagem e controle de um conversor CC-CC sepic isolado de interruptor único com célula dobradora de tensão na saída para aplicação em microinversor fotovoltaico

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Muhongo, Milton Luis Filipe
Data de Publicação: 2023
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Manancial - Repositório Digital da UFSM
dARK ID: ark:/26339/001300000sr8n
Texto Completo: http://repositorio.ufsm.br/handle/1/31578
Resumo: This dissertation presents a study of an isolated DC-DC converter model for interfacing or coupling via a DC bus with a DC-AC converter in a microinverter. The proposed structure initially uses the already known sepic DC-DC converter model, but techniques are used to achieve a greater gain in the use of advantages that the conventional topology cannot provide. The topology achieved is the result of joining two isolated sepic DC-DC converters, the junction is made in such a way that the structure achieved uses only a single switch and a voltage doubler cell is incorporated at the output of both in order to allow the converter to have the capacity to establish a high voltage gain with a low duty cycle and low transformation ratio for the coupled inductor. The topology is designed to operate as the DC-DC block of a microinverter for systems of up to 500W. The sepic DC-DC converter proposed in this dissertation is modeled and a compensator is sequentially designed to control the input voltage. The control operates in conjunction with a maximum power tracking algorithm (MPPT) of the P&O type, through which a voltage reference is provided to allow the control to act and consequently generate the duty cycle signal. To validate the approaches, a prototype 500 W converter was designed, built and subjected to numerous laboratory tests, with the static gain, waveforms, control and efficiency being experimentally evaluated, the latter reaching a maximum value of 95%. As a result, it can be concluded that despite the satisfactory results, it can be seen that a more appropriate construction of the component design could result in the mitigation of certain problems and possibly improve the efficiency of the system.
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The topology achieved is the result of joining two isolated sepic DC-DC converters, the junction is made in such a way that the structure achieved uses only a single switch and a voltage doubler cell is incorporated at the output of both in order to allow the converter to have the capacity to establish a high voltage gain with a low duty cycle and low transformation ratio for the coupled inductor. The topology is designed to operate as the DC-DC block of a microinverter for systems of up to 500W. The sepic DC-DC converter proposed in this dissertation is modeled and a compensator is sequentially designed to control the input voltage. The control operates in conjunction with a maximum power tracking algorithm (MPPT) of the P&O type, through which a voltage reference is provided to allow the control to act and consequently generate the duty cycle signal. To validate the approaches, a prototype 500 W converter was designed, built and subjected to numerous laboratory tests, with the static gain, waveforms, control and efficiency being experimentally evaluated, the latter reaching a maximum value of 95%. As a result, it can be concluded that despite the satisfactory results, it can be seen that a more appropriate construction of the component design could result in the mitigation of certain problems and possibly improve the efficiency of the system.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPESEsta dissertação trás um estudo a respeito de um modelo de conversor CC-CC isolado para a interface ou acoplamento por meio de um barramento CC com um conversor CC-CA de um microinversor. A estrutura proposta utiliza inicialmente de conversor CC–CC sepic modelo já conhecido, porém são utilizadas técnicas que permitem alcançar um ganho maior no aproveitamento das vantagem que a topologia convencional não consegue fornecer. A topologia alcançada, resultada da união de dois conversores CC–CC sepic isolados, a junção é feita de tal modo que a estrutura alcançada utiliza apenas uma única chave e na saída de ambos é incorporado uma célula dobradora de tensão a fim de permitir que o conversor possa ter a capacidade de estabelecer um alto ganho de tensão com baixa razão cíclica e baixa relação de transformação para o indutor acoplado. A topologia tem como finalidade operar como bloco CC–CC de um microinversor para um sistemas de até 500W. O conversor CC–CC sepic proposto nesta dissertação é modelado e sequencialmente é projetado um compensador para realizar o controle da tensão de entrada. O controle opera em conjunto com um algorítimo de rastreio da máxima potência (MPPT) do tipo P&O, que através deste uma referência de tensão é fornecida para permitir atuação do controle e consequente geração do sinal de razão cíclica. Para validar as abordagens, um protótipo do conversor de 500 W foi projetado, construído e submetido a inúmeros ensaios de laboratório sendo avaliado experimentalmente o ganho estático, formas de onda, controle e rendimento, este último que alcançou o valor máximo de 95%. Como resultado, conclui-se que apesar dos resultados satisfatório, percebe-se que uma construção mais adequada do projeto dos componente pode resultar na mitigação de determinados problemas e possivelmente na melhoria da eficiência do sistemas.Universidade Federal de Santa MariaBrasilEngenharia ElétricaUFSMPrograma de Pós-Graduação em Engenharia ElétricaCentro de TecnologiaBisogno, Fábio Eckehttp://lattes.cnpq.br/6267716868501584Andrade, António Manuel Santos SpencerSilva, Marcelo Freitas daOliveira Filho, Herminio Miguel deMuhongo, Milton Luis Filipe2024-02-27T14:02:10Z2024-02-27T14:02:10Z2023-10-30info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfhttp://repositorio.ufsm.br/handle/1/31578ark:/26339/001300000sr8nporAttribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 Internationalhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/info:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Manancial - Repositório Digital da UFSMinstname:Universidade Federal de Santa Maria (UFSM)instacron:UFSM2024-02-27T14:02:10Zoai:repositorio.ufsm.br:1/31578Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttps://repositorio.ufsm.br/ONGhttps://repositorio.ufsm.br/oai/requestatendimento.sib@ufsm.br||tedebc@gmail.comopendoar:2024-02-27T14:02:10Manancial - Repositório Digital da UFSM - Universidade Federal de Santa Maria (UFSM)false
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