Conversor Forward duas chaves com circuito de desmagnetização reconfigurável para aplicações em processamento parcial de potência em sistemas fotovoltaicos
| Ano de defesa: | 2025 |
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| Autor(a) principal: | |
| Orientador(a): | |
| Banca de defesa: | |
| Tipo de documento: | Dissertação |
| Tipo de acesso: | Acesso aberto |
| Idioma: | por |
| Instituição de defesa: |
Universidade Federal de Santa Maria
Brasil UFSM Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica Centro de Tecnologia |
| Programa de Pós-Graduação: |
Não Informado pela instituição
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| Departamento: |
Não Informado pela instituição
|
| País: |
Não Informado pela instituição
|
| Palavras-chave em Português: | |
| Link de acesso: | http://repositorio.ufsm.br/handle/1/36721 |
Resumo: | This work presents the study and validation of a modified topology of the two-switch Forward converter, applied to partial power processing in series-connected photovoltaic (PV) systems. The proposed approach is based on the introduction of two controlled switching relays operating in a complementary manner during the switching cycle, increasing the transformer demagnetization voltage. This modification enables operation with a duty cycle greater than 0.5, allowing a lower turns ratio design, which reduces conduction losses in both semiconductors and transformer windings. The adopted methodology includes modeling the PV system considering variations in irradiance and temperature, designing the modified converter, and integrating it into the PV array. The analysis was carried out through simulations using the PSIM© software. The results demonstrate that the proposed topology leads to a reduction in root mean square (RMS) currents in key components, improved energy efficiency, and higher power density, while maintaining operational stability under various environmental conditions. Therefore, the modified Forward converter proves to be a feasible and efficient solution for modular photovoltaic architectures employing PPP. |
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Conversor Forward duas chaves com circuito de desmagnetização reconfigurável para aplicações em processamento parcial de potência em sistemas fotovoltaicosTwo - switch Forward converter with reconfigurable demagnetization circuit for partial power processing in photovoltaic systemsConversor Forward de 2 chavesConversores CC–CC bidirecionaisProcessamento parcial de potênciaSistemas fotovoltaicosTwo-switch Forward converterBidirectional DC–DC convertersPartial power processingPhotovoltaic systemsCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICAThis work presents the study and validation of a modified topology of the two-switch Forward converter, applied to partial power processing in series-connected photovoltaic (PV) systems. The proposed approach is based on the introduction of two controlled switching relays operating in a complementary manner during the switching cycle, increasing the transformer demagnetization voltage. This modification enables operation with a duty cycle greater than 0.5, allowing a lower turns ratio design, which reduces conduction losses in both semiconductors and transformer windings. The adopted methodology includes modeling the PV system considering variations in irradiance and temperature, designing the modified converter, and integrating it into the PV array. The analysis was carried out through simulations using the PSIM© software. The results demonstrate that the proposed topology leads to a reduction in root mean square (RMS) currents in key components, improved energy efficiency, and higher power density, while maintaining operational stability under various environmental conditions. Therefore, the modified Forward converter proves to be a feasible and efficient solution for modular photovoltaic architectures employing PPP.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPESEste trabalho apresenta modelagem matemática e análise de operação de uma topologia modificada do conversor Forward com duas chaves, aplicada ao processamento parcial de potência em sistemas fotovoltaicos com conexão série. A proposta baseia-se na introdução duais contatoras de comutação controlada, que atuam de forma complementar durante o ciclo de operação, elevando a tensão de desmagnetização do transformador. Essa modificação permite operar com razão cíclica superior a 0,5, viabilizando um projeto com menor razão de espiras, o que reduz as perdas por condução nos semicondutores e nos enrolamentos do transformador. A metodologia adotada contempla a modelagem do sistema fotovoltaico considerando as variações de irradiância e temperatura, o projeto do conversor modificado e sua integração ao arranjo PV. As análises foram realizadas por meio de simulações no software PSIM. Os resultados demonstram que a topologia proposta proporciona redução nas correntes eficazes (RMS) nos principais componentes, aumento da eficiência energética e de potência, além de manter estabilidade na operação em diferentes condições ambientais. Assim, o conversor Forward modificado se apresenta como uma alternativa viável e eficiente para aplicação em arquiteturas fotovoltaicas modulares com PPPUniversidade Federal de Santa MariaBrasilUFSMPrograma de Pós-Graduação em Engenharia ElétricaCentro de TecnologiaMartins, Mário Lúcio da Silvahttp://lattes.cnpq.br/2730012969211616Lenz, João ManuelRoggia, LeandroZientarski, Jonatan Rafael RakoskiAlficha, Mano Pascoal2025-10-24T13:54:26Z2025-10-24T13:54:26Z2025-08-21info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfhttp://repositorio.ufsm.br/handle/1/36721porAttribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 Internationalinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Manancial - Repositório Digital da UFSMinstname:Universidade Federal de Santa Maria (UFSM)instacron:UFSM2025-10-24T13:54:26Zoai:repositorio.ufsm.br:1/36721Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttps://repositorio.ufsm.br/PUBhttps://repositorio.ufsm.br/oai/requestatendimento.sib@ufsm.br||tedebc@gmail.com||manancial@ufsm.bropendoar:2025-10-24T13:54:26Manancial - Repositório Digital da UFSM - Universidade Federal de Santa Maria (UFSM)false |
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This work presents the study and validation of a modified topology of the two-switch Forward converter, applied to partial power processing in series-connected photovoltaic (PV) systems. The proposed approach is based on the introduction of two controlled switching relays operating in a complementary manner during the switching cycle, increasing the transformer demagnetization voltage. This modification enables operation with a duty cycle greater than 0.5, allowing a lower turns ratio design, which reduces conduction losses in both semiconductors and transformer windings. The adopted methodology includes modeling the PV system considering variations in irradiance and temperature, designing the modified converter, and integrating it into the PV array. The analysis was carried out through simulations using the PSIM© software. The results demonstrate that the proposed topology leads to a reduction in root mean square (RMS) currents in key components, improved energy efficiency, and higher power density, while maintaining operational stability under various environmental conditions. Therefore, the modified Forward converter proves to be a feasible and efficient solution for modular photovoltaic architectures employing PPP. |
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