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Conversor CA-CC monofásico de estágio integrado, bidirecional, isolado e baseado em conversores intercalados T-type de 3 níveis

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2021
Autor(a) principal: Lima, Welton da Silva
Orientador(a): Barreto, Luiz Henrique Silva Colado
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Tese
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: Não Informado pela instituição
Programa de Pós-Graduação: Não Informado pela instituição
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Palavras-chave em Português:
Conversor de único estágio
Conversor multinível
Controle phase-shift
Indutor acoplado
Isolação em alta frequência
Link de acesso: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/64062
Resumo: This thesis presents an integrated single-phase bidirectional ac-dc converter based on a dual-active-bridge (DAB) topology. The primary side is based on a multi-state switching cell (MSSC) with a T-type (TNPC) cell, which is composed of two three-level interleaved legs and coupled inductor, while the secondary side is a single-phase full-bridge (FB). Simulation results are presented to evaluate the proposed topology that can be used as a on-board battery charger for electric vehicles (EV) that fits into levels 1 and 2 of the SAE and IEC Standards. The basic converter operating principles and experimental results of a 850 W prototype are presented in order to validate the theoretical analysis. Moreover, a comparative analysis between an isolated ac-dc converter with a neutral point clamped (NPC) converter on the primary side is presented. The control strategy is implemented on the TMS320F28379D DSP. The proposed topology achieves a maximum efficiency of 91.40% at 300 W output power, and 89.40% at rated power. From the experimental results, it can be stated that the converter based on the T-type topology is more efficient than the structure based on the NPC.
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Simulation results are presented to evaluate the proposed topology that can be used as a on-board battery charger for electric vehicles (EV) that fits into levels 1 and 2 of the SAE and IEC Standards. The basic converter operating principles and experimental results of a 850 W prototype are presented in order to validate the theoretical analysis. Moreover, a comparative analysis between an isolated ac-dc converter with a neutral point clamped (NPC) converter on the primary side is presented. The control strategy is implemented on the TMS320F28379D DSP. The proposed topology achieves a maximum efficiency of 91.40% at 300 W output power, and 89.40% at rated power. From the experimental results, it can be stated that the converter based on the T-type topology is more efficient than the structure based on the NPC.Esta tese apresenta um conversor monofásico bidirecional CA-CC baseado na topologia Dual-Active-Bridge (DAB). O lado primário é baseado na célula de comutação de múltiplos estados (MSSC) com uma célula do tipo T (TNPC), que é composta por duas pernas intercaladas de três níveis e indutor acoplado, enquanto o lado secundário é uma célula monofásica de ponte completa (FB). São apresentados os resultados da simulação para avaliar a topologia proposta que pode ser empregada como carregador de bateria on-board para veículos elétricos (EV) que se enquadra nos níveis 1 e 2 dos Padrãos SAE e IEC. Os princípios básicos de operação do conversor e resultados experimentais de um protótipo de 850 W são apresentados a fim de validar a análise teórica. Além disso, é apresentada a análise comparativa com um conversor CA-CC isolado com ponto neutro grampeado (NPC) no lado primário. A estratégia de controle é implementada no TMS320F28379D DSP. A topologia proposta atinge uma eficiência máxima de 91,40% na potência de saída de 300 W e 89,40% na potência nominal. A partir dos resultados experimentais, pode-se afirmar que o conversor baseado na topologia tipo T é mais eficiente do que a estrutura baseada no NPC.Conversor de único estágioConversor multinívelControle phase-shiftIndutor acopladoIsolação em alta frequênciaConversor CA-CC monofásico de estágio integrado, bidirecional, isolado e baseado em conversores intercalados T-type de 3 níveisinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisporreponame:Repositório Institucional da Universidade Federal do Ceará (UFC)instname:Universidade Federal do Ceará (UFC)instacron:UFCinfo:eu-repo/semantics/openAccessORIGINAL2021_tese_wslima.pdf2021_tese_wslima.pdfapplication/pdf6509811http://repositorio.ufc.br/bitstream/riufc/64062/1/2021_tese_wslima.pdfd19b55e5fd859be053fe7ff511e2bc80MD51LICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-82158http://repositorio.ufc.br/bitstream/riufc/64062/2/license.txte63c6ed4faa81e8b90d2fac75971a7d6MD52riufc/640622022-02-18 15:05:43.183oai:repositorio.ufc.br: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Repositório InstitucionalPUBhttp://www.repositorio.ufc.br/ri-oai/requestbu@ufc.br || repositorio@ufc.bropendoar:2022-02-18T18:05:43Repositório Institucional da Universidade Federal do Ceará (UFC) - Universidade Federal do Ceará (UFC)false
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