Metodologia de projeto do conversor DAB aplicado a transformadores de estado sólido
Ano de defesa: | 2014 |
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Tipo de documento: | Tese |
Tipo de acesso: | Acesso aberto |
Idioma: | por |
Instituição de defesa: |
Universidade Federal de Santa Maria
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Programa de Pós-Graduação: |
Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica
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Departamento: |
Engenharia Elétrica
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País: |
BR
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Palavras-chave em Inglês: | |
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Link de acesso: | http://repositorio.ufsm.br/handle/1/3685 |
Resumo: | This thesis presents a design methodology for the dual active bridge converter, that includes the influence of the nominal phase-shift angle in the behavior of the DAB converter for entire power and voltage ranges. The analysis presented focus on two important performance parameters of the DAB converter: the nonactive power and the limits of ZVS operation. The study of these two parameters results in a prior knowledge of the qualitative characteristics of the conduction and switching losses, respectively. Using this knowledge it is possible to optimize the converter operation considering the priorities of application performance. The experimental results were performed for three different projects nominal angles and three different input voltages for the whole load range, and they prove the feasibility of the proposed analysis. The analyse of the limit ZVS area took into account the switches intrinsic capacitances, and the dead time between the complementary switches. The DAB converter placed at a three-stage structure applied to solid state transformer, has voltage ripple at low frequency in their bus voltages because of the connection into the distribution network. Thus, it becomes possible to apply a low frequency burst mode modulation, without needing to oversize the bus capacitors. Three burst mode modulations are evaluated in simulation. The modulation which performed better results in simulation was implemented in practice, and the experimental results showed significant improvement in the converter´s efficiency when it is operating in light loads. Finally, a discussion of the parameters to be evaluated for the DAB converter´s design is proposed. |
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2017-05-192017-05-192014-08-01KIRSTEN, André Luís. Design methodology of the dual active bridge converter applied to solid state transformers. 2014. 236 f. Tese (Doutorado em Engenharia Elétrica) - Universidade Federal de Santa Maria, Santa Maria, 2014.http://repositorio.ufsm.br/handle/1/3685This thesis presents a design methodology for the dual active bridge converter, that includes the influence of the nominal phase-shift angle in the behavior of the DAB converter for entire power and voltage ranges. The analysis presented focus on two important performance parameters of the DAB converter: the nonactive power and the limits of ZVS operation. The study of these two parameters results in a prior knowledge of the qualitative characteristics of the conduction and switching losses, respectively. Using this knowledge it is possible to optimize the converter operation considering the priorities of application performance. The experimental results were performed for three different projects nominal angles and three different input voltages for the whole load range, and they prove the feasibility of the proposed analysis. The analyse of the limit ZVS area took into account the switches intrinsic capacitances, and the dead time between the complementary switches. The DAB converter placed at a three-stage structure applied to solid state transformer, has voltage ripple at low frequency in their bus voltages because of the connection into the distribution network. Thus, it becomes possible to apply a low frequency burst mode modulation, without needing to oversize the bus capacitors. Three burst mode modulations are evaluated in simulation. The modulation which performed better results in simulation was implemented in practice, and the experimental results showed significant improvement in the converter´s efficiency when it is operating in light loads. Finally, a discussion of the parameters to be evaluated for the DAB converter´s design is proposed.Esta tese de doutorado apresenta uma metodologia de projeto do conversor DAB, a qual inclui a influência do ângulo nominal de defasagem no comportamento do conversor DAB para toda faixa de potência e de tensão. Além disso, as análises focam em dois importantes parâmetros de desempenho do conversor DAB: a potência não ativa e os limites de operação com ZVS. O estudo destes dois parâmetros resulta em um conhecimento prévio das características qualitativas das perdas de condução e comutação, respectivamente. Através deste conhecimento é possível otimizar a operação do conversor considerando as prioridades de desempenho da aplicação. Os resultados experimentais, que comprovam as análises referentes à potência não ativa e aos limites de operação com ZVS, são realizados para três diferentes projetos de ângulos nominais e três diferentes tensões de entrada, para toda faixa de operação de carga. O estudo dos pontos de perda de ZVS considerou as capacitâncias intrínsecas dos interruptores e o tempo morto entre os interruptores complementares. O conversor DAB funcionando em uma estrutura de três estágios, aplicado a transformadores de estado sólido, apresenta ondulação de tensão em baixa frequência em seus barramentos, provinente da conexão da estrutura na rede de distribuição. Deste modo, torna-se possível a aplicação de modulações de baixa frequência do tipo burst, sem a necessidade de sobredimensionamento dos capacitores. Três modulações são realizadas e avaliadas em simulação. A modulação que apresentou melhores resultados em simulação foi implementada na prática, e os resultados experimentais mostraram melhora significativa da eficiência do conversor em baixas cargas. Por fim, uma discussão sobre as considerações a serem avaliadas nos parâmetros de projeto do conversor DAB é proposta.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superiorapplication/pdfporUniversidade Federal de Santa MariaPrograma de Pós-Graduação em Engenharia ElétricaUFSMBREngenharia ElétricaConversores CC-CCConversor dual active bridgeEletrônica de potênciaTransformadores de estado sólidoDC-DC convertersDual active bridge converterPower electronicsSolid state transformersCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICAMetodologia de projeto do conversor DAB aplicado a transformadores de estado sólidoDesign methodology of the dual active bridge converter applied to solid state transformersinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisDalla Costa, Marco Antôniohttp://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4765177T4Rech, Cassianohttp://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4767540A9Martins, Denizar Cruzhttp://lattes.cnpq.br/6156546664055944Pomilio, Jose Antenorhttp://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4783454U0Pinheiro, José Reneshttp://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4787136P4http://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4167297H9Kirsten, André Luís300400000007400300300300300300300798a6286-26a3-40d4-8960-9438e06eb693b4bb2d57-bb96-466f-9cd8-a2e2aaee205f0eff1f5c-63dc-4c86-a76c-a1128768b344919609f8-5ca7-4d91-bfeb-b92c73f362a376d0a9d3-48ca-4e5e-a08a-8d25e5b267432e9a4591-cee9-4ca7-9e94-9a01328cdc8ainfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações do UFSMinstname:Universidade Federal de Santa Maria (UFSM)instacron:UFSMORIGINALKIRSTEN, ANDRE LUIS.pdfapplication/pdf13611313http://repositorio.ufsm.br/bitstream/1/3685/1/KIRSTEN%2c%20ANDRE%20LUIS.pdfa329abdfaf4b6dd2a70f7c6622fbd5c3MD51TEXTKIRSTEN, ANDRE LUIS.pdf.txtKIRSTEN, ANDRE LUIS.pdf.txtExtracted texttext/plain321929http://repositorio.ufsm.br/bitstream/1/3685/2/KIRSTEN%2c%20ANDRE%20LUIS.pdf.txtcc5b95104c4b2dd97643d113e6433eedMD52THUMBNAILKIRSTEN, ANDRE LUIS.pdf.jpgKIRSTEN, ANDRE LUIS.pdf.jpgIM Thumbnailimage/jpeg4930http://repositorio.ufsm.br/bitstream/1/3685/3/KIRSTEN%2c%20ANDRE%20LUIS.pdf.jpgb5dad588f938af979cd6499e70a0ae1dMD531/36852022-05-12 12:27:22.962oai:repositorio.ufsm.br:1/3685Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttps://repositorio.ufsm.br/ONGhttps://repositorio.ufsm.br/oai/requestatendimento.sib@ufsm.br||tedebc@gmail.comopendoar:2022-05-12T15:27:22Biblioteca Digital de Teses e Dissertações do UFSM - Universidade Federal de Santa Maria (UFSM)false |
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