Conversores abaixador série-paralelo CC-CC e CA-CC a capacitor chaveado
| Ano de defesa: | 2021 |
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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 Tecnológica Federal do Paraná
Pato Branco Brasil Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica UTFPR |
| Programa de Pós-Graduação: |
Não Informado pela instituição
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| Departamento: |
Não Informado pela instituição
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| País: |
Não Informado pela instituição
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| Palavras-chave em Português: | |
| Link de acesso: | http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/28678 |
Resumo: | This work presents the study of a series-parallel switched capacitor step-down converter with static voltage gain of 1/2. The concepts, definitions and operating principle as a DC-DC and AC-DC converter are presented. A proposal for the formalization of operating modes (continuous current conduction mode in switched capacitors and discontinuous conduction mode) for the DC-DC converter based on the converter operation steps is presented. Features, waveforms, and design considerations for the two conduction modes are presented. Are also presented a detailed design methodology, evaluated the converter’s output power regulation, and implemented a 30 W DC-DC laboratory prototype to validate the proposal, with efficiency of 87,90%. Furthermore, the study of the operation as an AC-DC converter is presented, operating in power factor correction for the two different conduction modes. An approximately 43 W AC-DC laboratory prototype is designed and implemented using the 127 VRMS distribution network as the input source, with an efficiency of approximately 80% and a power factor of 0,79. |
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Conversores abaixador série-paralelo CC-CC e CA-CC a capacitor chaveadoSeries-parallel switched capacitor step-down DC-DC and AC-DC convertersCapacitoresConversores de corrente elétricaCorrentes alternadasGeração distribuida de energia elétricaFator de potênciaCapacitorsElectric current convertersElectric currents, AlternatingDistributed generation of electric powerElectric power factorCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICAEngenharia/Tecnologia/GestãoThis work presents the study of a series-parallel switched capacitor step-down converter with static voltage gain of 1/2. The concepts, definitions and operating principle as a DC-DC and AC-DC converter are presented. A proposal for the formalization of operating modes (continuous current conduction mode in switched capacitors and discontinuous conduction mode) for the DC-DC converter based on the converter operation steps is presented. Features, waveforms, and design considerations for the two conduction modes are presented. Are also presented a detailed design methodology, evaluated the converter’s output power regulation, and implemented a 30 W DC-DC laboratory prototype to validate the proposal, with efficiency of 87,90%. Furthermore, the study of the operation as an AC-DC converter is presented, operating in power factor correction for the two different conduction modes. An approximately 43 W AC-DC laboratory prototype is designed and implemented using the 127 VRMS distribution network as the input source, with an efficiency of approximately 80% and a power factor of 0,79.Conselho Nacional do Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)Financiadora de Estudos e Projetos (FINEP)Este trabalho apresenta o estudo do conversor abaixador a capacitor chaveado série-paralelo com ganho est´atico de tensão de 1/2. São apresentados os conceitos, as definições e o princípio de funcionamento para esse operando como conversor CC-CC e CA-CC. É apresentada uma proposta de formalização dos modos de operação (modo de condução contínua da corrente nos capacitores chaveados e modo de condução descontínua) para o conversor CC-CC baseada nas etapas de operação do conversor. São apresentadas as principais características, formas de onda e considerações de projeto para os dois modos de condução. Também é apresentada uma metodologia de projeto detalhada, avaliado a regulação da potência de saída do conversor e implementado um protótipo de laboratório CC-CC de 30 W para validar a proposta, com rendimento de 87,90%. Além disso, é apresentado o estudo da operação como conversor CA-CC, ou seja, operando na correção do fator de potência para os dois diferentes modos de condução. É projetado e implementado um protótipo de laboratório CA-CC de aproximadamente 43 W utilizando a rede de distribui¸c˜ao de 127 VRMS como fonte de entrada, com rendimento de aproximadamente 80% e fator de potˆencia de 0,79.Universidade Tecnológica Federal do ParanáPato BrancoBrasilPrograma de Pós-Graduação em Engenharia ElétricaUTFPRLopes, Juliano de Pelegrinihttps://orcid.org/0000-0002-4346-1021http://lattes.cnpq.br/6067809162522750Vargas, Diogo Ribeirohttps://orcid.org/0000-0002-0705-8112http://lattes.cnpq.br/5260249217149507Stein, Carlos Marcelo de Oliveirahttps://orcid.org/0000-0001-5339-7441http://lattes.cnpq.br/5654025919305848Lopes, Juliano de Pelegrinihttps://orcid.org/0000-0002-4346-1021http://lattes.cnpq.br/6067809162522750Sousa, Kleiton de Moraishttps://orcid.org/0000-0003-0060-3875http://lattes.cnpq.br/5409590007366145Menke, Maikel Fernandohttps://orcid.org/0000-0002-6025-7129http://lattes.cnpq.br/7741461754349903Menegatti, Ricardo Brancalione2022-05-26T12:18:09Z2022-05-26T12:18:09Z2021-12-20info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfMENEGATTI, Ricardo Brancalione. Conversores abaixador série-paralelo CC-CC e CA-CC a capacitor chaveado. 2021. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Pato Branco, 2021.http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/28678porhttps://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0/info:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT))instname:Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR)instacron:UTFPR2022-05-27T06:08:12Zoai:repositorio.utfpr.edu.br:1/28678Repositório InstitucionalPUBhttp://repositorio.utfpr.edu.br:8080/oai/requestriut@utfpr.edu.br || sibi@utfpr.edu.bropendoar:2022-05-27T06:08:12Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT)) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR)false |
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This work presents the study of a series-parallel switched capacitor step-down converter with static voltage gain of 1/2. The concepts, definitions and operating principle as a DC-DC and AC-DC converter are presented. A proposal for the formalization of operating modes (continuous current conduction mode in switched capacitors and discontinuous conduction mode) for the DC-DC converter based on the converter operation steps is presented. Features, waveforms, and design considerations for the two conduction modes are presented. Are also presented a detailed design methodology, evaluated the converter’s output power regulation, and implemented a 30 W DC-DC laboratory prototype to validate the proposal, with efficiency of 87,90%. Furthermore, the study of the operation as an AC-DC converter is presented, operating in power factor correction for the two different conduction modes. An approximately 43 W AC-DC laboratory prototype is designed and implemented using the 127 VRMS distribution network as the input source, with an efficiency of approximately 80% and a power factor of 0,79. |
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