Simulation of a resonant inverter

Mostly developed since the Industrial Revolution, the automation of systems and equipment around us is responsible for a technological progress and economic growth without precedents, but also by a relentless energy dependence. Currently, fossil fuels still tend to come as the main energy source, even in developed countries, due to the ease in its extraction and the mastery of the technology needed for its use. However, the perception of its ending availability, as well as the environmental impact of this practice has led to a growing energy production originated from renewable sources. Easy maintenance, coupled with the fact that they are virtually inexhaustible, makes the solar and wind energy very promising solutions. In this context, this work proposes to facilitate energy production from these sources. To this end, in this work the power inverter is studied, which is an equipment responsible for converting DC power available by solar or wind power in traditional AC power. Then it is discussed and designed a new architecture which, in addition to achieve a high energy e - ciency, has also the ability to adapt to the type of conversion desired by the user, namely if he wants to sell electricity to the power grid, be independent of it or bet on a self consumption system. In order to achieve the promised energy e ciency, the projected inverter uses a resonant DC-DC converter, whose architecture signi cantly decreases the energy dissipated in the conversion, allowing a higher power density. The adaptability of the equipment is provided by an adaptive control algorithm, responsible for assessing its behavior on every iteration and making the necessary changes to achieve maximum stability throughout the process. To evaluate the functioning of the proposed architecture, a simulation is presented using the PLECS simulation software.

Desenvolvida maioritariamente a partir da Revolu c~ao Industrial, a automatiza c~ao dos sistemas e equipamentos que nos rodeiam e respons avel por um progresso tecnol ogico e crescimento econ omico sem precedentes, mas tamb em por uma incessante depend^encia energ etica. Atualmente, combust veis f osseis ainda tendem a surgir com principal fonte de energia, mesmo em pa ses desenvolvidos, devido a facilidade na sua extra c~ao e dom nio da tecnologia necess aria a sua utiliza c~ao. No entanto, a perce c~ao quer da sua nd avel disponibilidade, quer do impacto ambiental desta pr atica, tem levado a uma crescente produ c~ao de energia proveniente de fontes renov aveis. A sua f acil manuten c~ao, aliada ao facto de serem praticamente inesgot aveis, faz das energias solar e e olica uma solu c~ao muito promissora. Neste contexto, esta disserta c~ao prop~oe facilitar a produ c~ao de energia proveniente destas fontes. Assim, neste trabalho s~ao estudados os inversores de pot^encia, equipamentos respons aveis por converter energia DC disponibilizada por uma fonte solar ou e olica em energia AC tradicional. Seguidamente e discutida e projetada uma nova arquitetura que, para al em de conseguir um alto rendimento energ etico, tem tamb em a capacidade de se adaptar face ao tipo de convers~ao pretendida pelo utilizador, caso este queira vender energia a rede el etrica, ser independente desta ou apostar num sistema de auto consumo. Para alcan car o alto rendimento energ etico prometido, o inversor projetado faz uso de um conversor DC-DC ressonante, cuja arquitetura diminui consideravelmente a energia dissipada na convers~ao, permitindo assim uma maior densidade de pot^encia. A versatilidade do equipamento e disponibilizada por um algoritmo de controlo adaptativo, respons avel por avaliar o comportamento deste a cada itera c~ao e fazer as altera c~oes necess arias para alcan car a m axima estabilidade ao longo de todo o processo. Para uma avalia c~ao do funcionamento da arquitetura proposta, apresenta-se a simula c~ao da mesma utilizando o software de simula c~ao PLECS.

Mestrado em Engenharia Electrónica e de Telecomunicações