Conversor CA-CC trifásico de único estágio, bidirecional, isolado em alta frequência, com correção de fator de potência
| Ano de defesa: | 2016 |
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| Palavras-chave em Português: | |
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Resumo: | This work proposes the study and implementation of a single-stage three-phase bidirectional ac-dc converter with high-frequency isolation and power factor correction. Based on the dual active bridge (DAB) converter associated with the three-state switching cell (3SSC), it is possible to state that this topology is adequate for telecom power supply applications operating at 380 V-400 V. Another interesting application for the proposed approach lies in novel concepts involving distributed generation and smart grids, since this converter is able to connect the three-phase grid to other sources/loads and control power flow among them. A theoretical analysis is carried out based on the fundamental model, where it is shown that the voltage across the H-bridge is nearly that obtained with AM-DSB (Amplitude Modulation with Double Side-Band) technique. Thus, the analysis of losses is performed while the limits for the semiconductors operating under soft switching condition are established. A design example is developed, while all hardware is described and software is implemented in a 32-bit microcontroller by Texas Instruments. Simulation and experimental results are properly discussed, validating the proposed converter operation in terms of steady-state condition and transient response when submitted to load steps. |
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Almeida, Bruno Ricardo deOliveira Júnior, Demercil de Souza2017-06-12T13:56:15Z2017-06-12T13:56:15Z2016ALMEIDA, B. R. Conversor CA-CC trifásico de único estágio, bidirecional, isolado em alta frequência, com correção de fator de potência. 2016. 191 f. Tese (Doutorado em Engenharia Elétrica)-Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2016.http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/23210This work proposes the study and implementation of a single-stage three-phase bidirectional ac-dc converter with high-frequency isolation and power factor correction. Based on the dual active bridge (DAB) converter associated with the three-state switching cell (3SSC), it is possible to state that this topology is adequate for telecom power supply applications operating at 380 V-400 V. Another interesting application for the proposed approach lies in novel concepts involving distributed generation and smart grids, since this converter is able to connect the three-phase grid to other sources/loads and control power flow among them. A theoretical analysis is carried out based on the fundamental model, where it is shown that the voltage across the H-bridge is nearly that obtained with AM-DSB (Amplitude Modulation with Double Side-Band) technique. Thus, the analysis of losses is performed while the limits for the semiconductors operating under soft switching condition are established. A design example is developed, while all hardware is described and software is implemented in a 32-bit microcontroller by Texas Instruments. Simulation and experimental results are properly discussed, validating the proposed converter operation in terms of steady-state condition and transient response when submitted to load steps.Este trabalho propõe o estudo e implementação de um conversor CA-CC bidirecional trifásico de único estágio, isolado em alta frequência com correção de fator de potência. Baseado no conversor dual active bridge (DAB) e associado com a célula de comutação de três estados (CC3E), pode-se afirmar que esta topologia é adequada para aplicações como fontes de telecomunicação operando em 380 V - 400 V. Outra aplicação interessante para a topologia proposta reside nas novas concepções de geração distribuída e smart grids, pois esse conversor pode conectar a rede elétrica trifásica a outras fontes/cargas e controlar o fluxo de potência entre as mesmas. Uma análise matemática baseada no modelo fundamental é apresentada, na qual se verifica que a tensão efetiva aplicada na ponte H se aproxima daquela obtida com a técnica AM-DSB (Amplitude Modulation with Double Side-Band – Modulação em Amplitude com Banda Lateral Dupla). Dessa forma, desenvolve-se a análise de perdas e são delimitadas as faixas de comutação não dissipativa para os semicondutores. Um exemplo de projeto é desenvolvido, sendo descrito todo o hardware executado e o software implementado em um microcontrolador de 32 bits fabricado por Texas Instruments. Resultados de simulação e experimentais são adequadamente discutidos, validando o funcionamento do conversor proposto tanto em regime permanente quanto no que tange à resposta transitória diante de degraus de carga.Engenharia elétricaConversores de frequênciaCorrentes elétricasConversor CA-CC trifásico de único estágio, bidirecional, isolado em alta frequência, com correção de fator de potênciaA bidirectional single-stage three-phase rectifier with high-frequency isolation and power factor correctioninfo: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/openAccessLICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-81748http://repositorio.ufc.br/bitstream/riufc/23210/2/license.txt8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33MD52ORIGINAL2016_tese_bralmeida.pdf2016_tese_bralmeida.pdfapplication/pdf7030749http://repositorio.ufc.br/bitstream/riufc/23210/1/2016_tese_bralmeida.pdfcb34090f1dd1d01c4b23b8dce5ea6936MD51riufc/232102021-03-31 10:54:25.433oai:repositorio.ufc.br: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Repositório InstitucionalPUBhttp://www.repositorio.ufc.br/ri-oai/requestbu@ufc.br || repositorio@ufc.bropendoar:2021-03-31T13:54:25Repositório Institucional da Universidade Federal do Ceará (UFC) - Universidade Federal do Ceará (UFC)false |
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