Conversores CA-CC monofásicos baseados na célula de comutação de múltiplos estados tipo T (CCME-TT)

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2021
Autor(a) principal: Linard, Fabíola Maria Alexandre
Orientador(a): Bascopé, René Pastor Torrico
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:
Link de acesso: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/57615
Resumo: This works proposes the conception of single-phase and three-phase AC-DC converters based on the modified multi-state switching cell type T (MSSC-TTM), which can be applied in medium-voltage systems. The converters under study can be employed as the input stage of systems composed of multilevel Neutral Point Clamped (NPC), Modular Multilevel Converters (MMC) and and/or cascade full-bridge (H bridge) inverters. Such structures are adequate for a wide variety of applications, e.g., induction motor drives, uninterruptible power supplies (UPSs), active filters, among others. The versatility of the aforementioned structures is owing to the MSSC-TTM, which incorporates a transformer to which secondary windings with proper turns ratio are coupled according to the requirement. Other prominent characteristics include power factor correction; achievement of balanced multiple output voltages; multilevel voltage waveforms on the input downstream of the inductor; and reduced voltage stresses on the semiconductors, which are lower than the total dc link voltage, with consequent impact on the efficiency. After proposing topologies of three-phase and single-phase bidirectional AC-DC converters, and due to the extension of the theme, the thesis was limited to the study of two single-phase topologies derived from generic topologies, one not isolated and one isolated. For the aforementioned topologies, qualitative analysis, quantitative analysis and plant modeling were performed to obtain transfer functions by the approximate method. In order to verify the operating principle, power and control circuits were designed for 110 V input voltage, 1 kV total output voltage distributed over four 250 V outputs and 3 kW total output power. The results showed that by just balancing the output voltages of the type T cell, the outputs of the coupled secondary cells are naturally balanced.
id UFC-7_e9c5ebb0d3ddd20ffbdcf6191b35cbc6
oai_identifier_str oai:repositorio.ufc.br:riufc/57615
network_acronym_str UFC-7
network_name_str Repositório Institucional da Universidade Federal do Ceará (UFC)
repository_id_str
spelling Linard, Fabíola Maria AlexandreBascopé, René Pastor Torrico2021-04-07T20:03:18Z2021-04-07T20:03:18Z2021LINARD, Fabíola Maria Alexandre. Conversores CA-CC monofásicos baseados na célula de comutação de múltiplos estados tipo T (CCME-TT). 2021. 160f. Tese (Doutorado em Engenharia Elétrica) - Universidade Federal do Ceará, Centro de Tecnologia, Departamento de Engenharia Elétrica, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Fortaleza, 2021.http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/57615This works proposes the conception of single-phase and three-phase AC-DC converters based on the modified multi-state switching cell type T (MSSC-TTM), which can be applied in medium-voltage systems. The converters under study can be employed as the input stage of systems composed of multilevel Neutral Point Clamped (NPC), Modular Multilevel Converters (MMC) and and/or cascade full-bridge (H bridge) inverters. Such structures are adequate for a wide variety of applications, e.g., induction motor drives, uninterruptible power supplies (UPSs), active filters, among others. The versatility of the aforementioned structures is owing to the MSSC-TTM, which incorporates a transformer to which secondary windings with proper turns ratio are coupled according to the requirement. Other prominent characteristics include power factor correction; achievement of balanced multiple output voltages; multilevel voltage waveforms on the input downstream of the inductor; and reduced voltage stresses on the semiconductors, which are lower than the total dc link voltage, with consequent impact on the efficiency. After proposing topologies of three-phase and single-phase bidirectional AC-DC converters, and due to the extension of the theme, the thesis was limited to the study of two single-phase topologies derived from generic topologies, one not isolated and one isolated. For the aforementioned topologies, qualitative analysis, quantitative analysis and plant modeling were performed to obtain transfer functions by the approximate method. In order to verify the operating principle, power and control circuits were designed for 110 V input voltage, 1 kV total output voltage distributed over four 250 V outputs and 3 kW total output power. The results showed that by just balancing the output voltages of the type T cell, the outputs of the coupled secondary cells are naturally balanced.Este trabalho propõe a concepção de conversores CA-CC monofásicos e trifásicos baseados na célula de comutação de múltiplos estados tipo T modificado (CCME-TTM), os quais podem ser aplicados em sistemas que requerem de média tensão. Os conversores sob estudo podem ser empregados como o estágio de entrada de sistemas que possuem inversores multiníveis com ponto neutro grampeado (NPC - Neutral Point Clamped), inversores multiníveis em ponte H cascateado (Cascaded H-Bridge Multilevel Inverters) e conversores multiníveis modulares (MMC - Modular Multilevel Converters). A versatilidade das topologias supracitadas deve-se à utilização da CCME-TTM, que apresenta na sua configuração um transformador no qual são acoplados enrolamentos secundários com relações de transformação adequadas de acordo ao requerimento. Outras características promissoras incluem correção do fator de potência; obtenção de múltiplas tensões de saída balanceadas; formas de onda de tensão multinível na entrada após o indutor; e redução de esforços de tensão nos semicondutores, os quais são inferiores à tensão total do barramento CC, com impacto direto no rendimento. Após a proposição de topologias de conversores CA-CC bidirecionais, tanto trifásicas como monofásicas, e devido à extensão do assunto, a tese limitou-se ao estudo de duas topologias monofásicas derivadas das topologias genéricas, sendo uma não isolada e a outra isolada. Para as topologias supracitadas, foram feitas a análise qualitativa, a análise quantitativa, modelagem das plantas para a obtenção das funções de transferência pelo método aproximado. Posteriormente, para verificar o princípio de funcionamento, foram feitos os projetos dos circuitos de potência e controle para, tensão de entrada de 110 V, tensão de saída total de 1 kV distribuida em quatro saídas de 250 V e potência de saída total de 3 kW. Os resultados mostraram que bastando o balanceamento das tensões de saída da célula tipo T, as saídas dos secundarios acoplados, são naturamente balanceados. . .Conversores CA-CCConversoresFator de potênciaEletrônica de potênciaConversores de corrente elétricaEnergia elétricaEletrônicaConversores CA-CC monofásicos baseados na célula de comutação de múltiplos estados tipo T (CCME-TT)info: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_fmalinard.pdf2021_tese_fmalinard.pdfapplication/pdf6225828http://repositorio.ufc.br/bitstream/riufc/57615/1/2021_tese_fmalinard.pdffe978f3abfb081a04f9c249a7ab920daMD51LICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-81748http://repositorio.ufc.br/bitstream/riufc/57615/2/license.txt8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33MD52riufc/576152021-04-07 17:08:04.629oai:repositorio.ufc.br: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Repositório InstitucionalPUBhttp://www.repositorio.ufc.br/ri-oai/requestbu@ufc.br || repositorio@ufc.bropendoar:2021-04-07T20:08:04Repositório Institucional da Universidade Federal do Ceará (UFC) - Universidade Federal do Ceará (UFC)false
dc.title.pt_BR.fl_str_mv Conversores CA-CC monofásicos baseados na célula de comutação de múltiplos estados tipo T (CCME-TT)
title Conversores CA-CC monofásicos baseados na célula de comutação de múltiplos estados tipo T (CCME-TT)
spellingShingle Conversores CA-CC monofásicos baseados na célula de comutação de múltiplos estados tipo T (CCME-TT)
Linard, Fabíola Maria Alexandre
Conversores CA-CC
Conversores
Fator de potência
Eletrônica de potência
Conversores de corrente elétrica
Energia elétrica
Eletrônica
title_short Conversores CA-CC monofásicos baseados na célula de comutação de múltiplos estados tipo T (CCME-TT)
title_full Conversores CA-CC monofásicos baseados na célula de comutação de múltiplos estados tipo T (CCME-TT)
title_fullStr Conversores CA-CC monofásicos baseados na célula de comutação de múltiplos estados tipo T (CCME-TT)
title_full_unstemmed Conversores CA-CC monofásicos baseados na célula de comutação de múltiplos estados tipo T (CCME-TT)
title_sort Conversores CA-CC monofásicos baseados na célula de comutação de múltiplos estados tipo T (CCME-TT)
author Linard, Fabíola Maria Alexandre
author_facet Linard, Fabíola Maria Alexandre
author_role author
dc.contributor.author.fl_str_mv Linard, Fabíola Maria Alexandre
dc.contributor.advisor1.fl_str_mv Bascopé, René Pastor Torrico
contributor_str_mv Bascopé, René Pastor Torrico
dc.subject.por.fl_str_mv Conversores CA-CC
Conversores
Fator de potência
Eletrônica de potência
Conversores de corrente elétrica
Energia elétrica
Eletrônica
topic Conversores CA-CC
Conversores
Fator de potência
Eletrônica de potência
Conversores de corrente elétrica
Energia elétrica
Eletrônica
description This works proposes the conception of single-phase and three-phase AC-DC converters based on the modified multi-state switching cell type T (MSSC-TTM), which can be applied in medium-voltage systems. The converters under study can be employed as the input stage of systems composed of multilevel Neutral Point Clamped (NPC), Modular Multilevel Converters (MMC) and and/or cascade full-bridge (H bridge) inverters. Such structures are adequate for a wide variety of applications, e.g., induction motor drives, uninterruptible power supplies (UPSs), active filters, among others. The versatility of the aforementioned structures is owing to the MSSC-TTM, which incorporates a transformer to which secondary windings with proper turns ratio are coupled according to the requirement. Other prominent characteristics include power factor correction; achievement of balanced multiple output voltages; multilevel voltage waveforms on the input downstream of the inductor; and reduced voltage stresses on the semiconductors, which are lower than the total dc link voltage, with consequent impact on the efficiency. After proposing topologies of three-phase and single-phase bidirectional AC-DC converters, and due to the extension of the theme, the thesis was limited to the study of two single-phase topologies derived from generic topologies, one not isolated and one isolated. For the aforementioned topologies, qualitative analysis, quantitative analysis and plant modeling were performed to obtain transfer functions by the approximate method. In order to verify the operating principle, power and control circuits were designed for 110 V input voltage, 1 kV total output voltage distributed over four 250 V outputs and 3 kW total output power. The results showed that by just balancing the output voltages of the type T cell, the outputs of the coupled secondary cells are naturally balanced.
publishDate 2021
dc.date.accessioned.fl_str_mv 2021-04-07T20:03:18Z
dc.date.available.fl_str_mv 2021-04-07T20:03:18Z
dc.date.issued.fl_str_mv 2021
dc.type.status.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.type.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
format doctoralThesis
status_str publishedVersion
dc.identifier.citation.fl_str_mv LINARD, Fabíola Maria Alexandre. Conversores CA-CC monofásicos baseados na célula de comutação de múltiplos estados tipo T (CCME-TT). 2021. 160f. Tese (Doutorado em Engenharia Elétrica) - Universidade Federal do Ceará, Centro de Tecnologia, Departamento de Engenharia Elétrica, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Fortaleza, 2021.
dc.identifier.uri.fl_str_mv http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/57615
identifier_str_mv LINARD, Fabíola Maria Alexandre. Conversores CA-CC monofásicos baseados na célula de comutação de múltiplos estados tipo T (CCME-TT). 2021. 160f. Tese (Doutorado em Engenharia Elétrica) - Universidade Federal do Ceará, Centro de Tecnologia, Departamento de Engenharia Elétrica, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Fortaleza, 2021.
url http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/57615
dc.language.iso.fl_str_mv por
language por
dc.rights.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/openAccess
eu_rights_str_mv openAccess
dc.source.none.fl_str_mv reponame:Repositório Institucional da Universidade Federal do Ceará (UFC)
instname:Universidade Federal do Ceará (UFC)
instacron:UFC
instname_str Universidade Federal do Ceará (UFC)
instacron_str UFC
institution UFC
reponame_str Repositório Institucional da Universidade Federal do Ceará (UFC)
collection Repositório Institucional da Universidade Federal do Ceará (UFC)
bitstream.url.fl_str_mv http://repositorio.ufc.br/bitstream/riufc/57615/1/2021_tese_fmalinard.pdf
http://repositorio.ufc.br/bitstream/riufc/57615/2/license.txt
bitstream.checksum.fl_str_mv fe978f3abfb081a04f9c249a7ab920da
8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33
bitstream.checksumAlgorithm.fl_str_mv MD5
MD5
repository.name.fl_str_mv Repositório Institucional da Universidade Federal do Ceará (UFC) - Universidade Federal do Ceará (UFC)
repository.mail.fl_str_mv bu@ufc.br || repositorio@ufc.br
_version_ 1847793219703668736