Search

Este artigo propõe uma técnica para estimação da matriz de impedância de rede vista por um inversor trifásico conectado à rede elétrica. Ela é baseada na injeção de perturbações binárias pseudo-aleatórias de corrente impostas pelo controle do inversor. As perturbações são injetadas nos referenciais dq sincronizados por uma malha de captura de fase (PLL), referente ao sistema de controle (CPLL). Utilizase outro PLL, exclusivamente para a estimação da matriz de impedância síncrona dq (EPLL). Por meio de análises no domínio da frequência, verifica-se que a estimação da impedância é afetada para frequências na banda passante (BP) do EPLL. Consequentemente, a BP deve ser projetada dentro de uma faixa de frequências menor do que aquelas de interesse para a estimação da matriz de impedância. O presente trabalho também aplica o critério generalizado de Nyquist (CGN) para avaliar a estabilidade do sistema. Conclui-se que a seleção equivocada da banda do EPLL pode levar a avaliações incorretas. Além disso, a banda do CPLL pode ser usada para produzir uma matriz de impedância do inversor que assegure maiores margens de estabilidade ao sistema. As discussões apresentadas neste artigo são apoiadas por simulações no software Simulink e por realizações dos controles em tempo real através de uma plataforma Typhoon.

This work presents a design for uninterruptible power supply inverters using Pareto front optimization for improved cost and efficiency. Three PWM modulation techniques applied to the full-bridge inverter are analyzed. As a result, the best MOSFET design solution in terms of the cost and efficiency of the inverter is evaluated based on a database with 47 power MOSFETs. Using the Pareto front, the optimal and sub-optimal solutions are compared, considering the three modulation techniques and the characteristics of MOSFETs manufactured for different voltage levels. Thermal and electrical measurements are used to validate the models.

This paper presents a comparative analysis of electrical losses and subsequent thermal limits of the inverter of UPSs for small office and home office (SOHO) applications. For this, three PWM modulation techniques applied to the full-bridge converter are considered, with power levels of 100–1000 W and switching frequencies of 30–120 kHz. To validate the electrical and thermal models, a dSapce MicroLabBox equipment was used to implement modulation techniques on a commercial 1000 W UPS, and a Keysight DAQ970A data logger was used for temperature measurements. As a result, the MOSFET temperatures and losses are obtained for the three modulation techniques evaluated, indicating the best scenario for use and its influence on the UPS autonomy time.

This work presents a comparative analysis among four power MOSFET technologies: conventional Silicon (Si), Superjunction (SJ), Silicon Carbide (SiC) and Gallium Nitride (GaN), indicating the voltage, current and frequency ranges of the best performance for each technology. For this, a database with 91 power MOSFETs from different manufacturers was built. MOSFET losses are related to individual characteristics of the technology: drain-source on-state resistance, input capacitance, Miller capacitance and internal gate resistance. The total losses are evaluated considering a drain-source voltage of 400 V, power levels from 1 kW to 16 kW (1 A–40 A) and frequencies from 1 kHz to 500 kHz. A methodology for selecting power MOSFETs in power electronics applications is also presented.

O presente trabalho objetivou apresentar uma metodologia de associação de métodos de análise da estabilidade para aplicação em conversores CC-CC interconectados, validada por um estudo de caso. A combinação dos critérios de Middlebrook e Nyquist para a análise da estabilidade possibilitou detectar o surgimento de dinâmicas não-modeladas em função do acoplamento dos subsistemas que puderam ser identificadas por meio do Teorema do Elemento Extra (TEE). Além disso, foi demonstrado como a variação paramétrica afetou a estabilidade do sistema interconectado, apontando para a relevância que os valores de carga e os parâmetros do filtro de entrada têm nesta condição. Por fim, resultados experimentais foram obtidos de maneira a validar as análises supracitadas. Conclui-se que a associação de métodos de análise da estabilidade de sistemas em cascata foi essencial para identificar mais precisamente a origem do problema de estabilidade. Além disso, entendeu-se que as dinâmicas não-modeladas precisam ser consideradas na lei de controle empregada nos subsistemas para garantir a estabilidade do sistema interconectado por completo.

Este trabalho propõe uma topologia de UPS de dupla conversão para a integração com painéis fotovoltaicos que permite o rastreamento do ponto de máxima potência sem a adição do usual conversor CC-CC para interface entre painéis e barramento CC. Os painéis são conectados diretamente ao barramento CC, e o MPPT é realizado pelo circuito de entrada. Através deste sistema, é possível alimentar cargas com uma tensão de saída regulada, independentemente dos distúrbios da tensão da rede pública, enquanto gerando energia fotovoltaica. Em caso de energia excedente, pode-se injetar corrente na rede, uma vez que o circuito de entrada possui característica bidirecional. O desempenho do sistema é validado através de resultados Hardware-in-the-Loop, os quais demonstram a funcionalidade da topologia proposta.

O emprego de conversores estáticos nos sistemas de potência é cada vez maior, suas aplicações em geração de energia elétrica distribuída a partir de fontes solar e eólica são um grande foco de estudo por causa dos desafios técnicos que apresentam. Um destes desafios reside na dificuldade de integração de sistemas de geração distribuída (GD) e microrredes de energia com os bem consolidados algoritmos de controle e proteção de sistemas de potência. Esses sistemas são concebidos para atuar com máquinas síncronas de grande porte, com resposta dinâmica lenta devido à sua inerente inercia e amortecimento. Esse trabalho aborda a fundamentação, definição do sistema, simulação, implementação e validação experimental de uma técnica de controle de emulação de máquina síncrona aplicada ao conversor CC-CA trifásico (VSI) para operação associada a geração distribuída em microrredes de energia. Para melhorar o desempenho do algoritmo de emulação é proposto um controle de rastreamento de referências em malha fechada, garantindo a redução das distorções da tensão no ponto de acoplamento comum (PAC) devido à presença de harmônicos. Os resultados experimentais apresentam vários cenários de operação e também uma avaliação da influência de variações paramétricas no desempenho dinâmico do conversor.

Este trabalho propõe uma estrutura de controle hierárquico que permite realizar a equalização das temperaturas internas dos capacitores de barramento de UPSs conectadas em paralelo. Os capacitores eletrolíticos, usualmente utilizados em barramentos CC, são um dos principais responsáveis por falhas em sistemas de conversão de energia, sendo que a vida útil destes componentes é sensível a elevadas temperaturas de operação. Neste sentido, com o intuito de aumentar a vida útil de sistemas ininterruptos de energia conectados em paralelo, este trabalho propõe a adição de uma malha de controle que, através da medição indireta das temperaturas das UPSs, gerencia a potência ativa que cada UPS deve fornecer, a fim de equalizar as temperaturas dos capacitores. Resultados hardware-in-the-loop são adquiridos considerando duas UPSs monofásicas de 10 kVA conectadas em paralelo e localizadas em ambientes com temperaturas distintas, comprovando o bom desempenho e a viabilidade da proposta.

Este artigo apresenta a análise e o projeto de um conversor bidirecional PWM (buck/boost) usado para interface entre o barramento CC e o banco de baterias. Um procedimento de projeto é proposto para o circuito de potência e de controle. Com este procedimento de projeto são definidas as freqüências de operação de cada conversor levando em consideração os níveis de potência e tensão, a fim de reduzir as perdas por comutação sem degradar as especificações impostas ao conversor. Além disto, é proposta a utilização de um filtro para minimizar as ondulações de corrente e tensão nas baterias, aumentando a vida útil das mesmas sem penalizar o volume e/ou a freqüência de operação do conversor. Um protótipo de 580W foi implementado para validar o procedimento de projeto e verificar o desempenho do sistema proposto. Adicionalmente, um conversor boost (pré-regulador) foi incluído ao estágio de entrada para correção do fator de potência.

This paper presents a novel methodology to synthesize Zero-Current Zero-Voltage Transition (ZCZVT) topologies. The proposed methodology is based on the Auxiliary Voltage Source (AVS) concept, which permits extend the proposed new circuits to an entire class of converters. As the AVS concept is derived directly from the Resonant Transition mechanism, the new class of ZCZVT converters resembles some of the well-known Zero-Voltage Transition (ZVT) converters, holding their main advantages such as simplicity, low reactive energy and high performance. Theoretical and experimental analyses are carried out throughout the paper taking the boost converter as the case study. Nevertheless, it can be extended to other PWM topologies, even the AC-DC and DC-AC converters. Experimental and comparative results have been obtained from three laboratory prototypes rated to 1 kW, 50 kHz, confirming the feasibility of the novel synthesis concept and also the reliability of the new ZCZVT converters in what refers to efficiency as well as to di/dt and dv/dt control.