Projecto de um conversor redutor CC-CC comutado para SoC

A evolu����o da tecnologia CMOS tem possibilitado uma maior densidade de integra����o de circuitos tornando poss��vel o aumento da complexidade dos sistemas. No entanto, a integra����o de circuitos de gest��o de pot��ncia continua ainda em estudo devido �� dificuldade de integrar todos os componentes. Esta solu����o apresenta elevadas vantagens, especialmente em aplica����es electr��nicas port��teis alimentadas a baterias, onde a autonomia �� das principais caracter��sticas. No ��mbito dos conversores redutores existem v��rias topologias de circuitos que s��o estudadas na ��rea de integra����o. Na categoria dos conversores lineares utiliza-se o LDO (Low Dropout Regulator), apresentando no entanto baixa efici��ncia para rela����es de convers��o elevadas. Os conversores comutados s��o elaborados atrav��s do recurso a circuitos de comuta����o abrupta, em que a efici��ncia deste tipo de conversores n��o depende do r��cio de transforma����o entre a tens��o de entrada e a de sa��da. A diminui����o f��sica dos processos CMOS tem como consequ��ncia a redu����o da tens��o m��xima que os trans��stores suportam, impondo o estudo de solu����es tolerantes a ���altatens��o���, com o intuito de manter compatibilidade com tens��es superiores que existam na placa onde o circuito �� inclu��do. Os sistemas de gest��o de energia s��o os primeiros a acompanhar esta evolu����o, tendo de estar aptos a fornecer a tens��o que os restantes circuitos requerem. Neste trabalho �� abordada uma metodologia de projecto para conversores redutores CCCC comutados em tecnologia CMOS, tendo-se maximizado a frequ��ncia com vista �� integra����o dos componentes de filtragem em circuito integrado. A metodologia incide sobre a optimiza����o das perdas totais inerentes �� comuta����o e condu����o, dos trans��stores de pot��ncia e respectivos circuitos auxiliares. �� apresentada uma nova metodologia para o desenvolvimento de conversores tolerantes a ���alta-tens��o���.

A New Modular Marx Derived Multilevel Converter

A new Modular Marx Multilevel Converter, M(3)C, is presented. The M(3)C topology was developed based on the Marx Generator concept and can contribute to technological innovation for sustainability by enabling wind energy off-shore modular multilevel power switching converters with an arbitrary number of levels. This paper solves both the DC capacitor voltage balancing problem and modularity problems of multilevel converters, using a modified cell of a solid-state Marx modulator, previously developed by authors for high voltage pulsed power applications. The paper details the structure and operation of the M(3)C modules, and their assembling to obtain multilevel converters. Sliding mode control is applied to a M(3)C leg and the vector leading to automatic capacitor voltage equalization is chosen. Simulation results are presented to show the effectiveness of the proposed M(3)C topology.

HVDC transmission systems: Bipolar back-to-back diode clamped multilevel converter with fastoptimum-predictive control and capacitor balancing strategy

Voltage source multilevel power converter structures are being considered for high power high voltage applications where they have well known advantages. Recently, full back-to-back connected multilevel neutral diode clamped converters (NPC) have been used in high voltage direct current (HVDC) transmission systems. Bipolar back-to-back connection of NPCs have advantages in long distance HVDC transmission systems, but highly increased difficulties to balance the dc capacitor voltage dividers on both sending and receiving end NPCs. This paper proposes a fast optimum-predictive controller to balance the dc capacitor voltages and to control the power flow in a long distance HVDCsystem using bipolar back-to-back connected NPCs. For both converter sides, the control strategy considers active and reactive power to establish ac grid currents on sending and receiving ends, while guaranteeing the balancing of both NPC dc bus capacitor voltages. Furthermore, the fast predictivecontroller minimizes the semiconductor switching frequency to reduce global switching losses. The performance and robustness of the new fast predictive control strategy and the associated dc capacitors voltage balancing are evaluated. (C) 2011 Elsevier B.V. All rights reserved.

Matrix Converter-Based Unified Power-Flow Controllers: Advanced Direct Power Control Method

This paper presents a direct power control (DPC) for three-phase matrix converters operating as unified power flow controllers (UPFCs). Matrix converters (MCs) allow the direct ac/ac power conversion without dc energy storage links; therefore, the MC-based UPFC (MC-UPFC) has reduced volume and cost, reduced capacitor power losses, together with higher reliability. Theoretical principles of direct power control (DPC) based on sliding mode control techniques are established for an MC-UPFC dynamic model including the input filter. As a result, line active and reactive power, together with ac supply reactive power, can be directly controlled by selecting an appropriate matrix converter switching state guaranteeing good steady-state and dynamic responses. Experimental results of DPC controllers for MC-UPFC show decoupled active and reactive power control, zero steady-state tracking error, and fast response times. Compared to an MC-UPFC using active and reactive power linear controllers based on a modified Venturini high-frequency PWM modulator, the experimental results of the advanced DPC-MC guarantee faster responses without overshoot and no steady-state error, presenting no cross-coupling in dynamic and steady-state responses.

Transformador para fonte de alta-tens��o cont��nua

Disserta����o para a obten����o do grau de Mestre em Engenharia Electrot��cnica Ramo de Automa����o e Electr��nica Industrial

A simulation of integrated photovoltaic conversion into electric grid

This paper presents a systemic modeling for a PV system integrated into an electric grid. The modeling includes models for a DC-DC boost converter and a DC-AC two-level inverter. Classical or fuzzy PI controllers with pulse width modulation by space vector modulation associated with sliding mode control is used for controlling the PV system and power factor control is introduced at the output of the system. Comprehensive performance simulation studies are carried out with the modeling of the DC-DC boost converter followed by a two-level power inverter in order to compare the performance with the experimental results obtained during in situ operation with three commercial inverters. Also, studies are carried out to assess the quality of the energy injected into the electric grid in terms of harmonic distortion. Finally, conclusions regarding the integration of the PV system into the electric grid are presented. (C) 2014 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Fifth harmonic and sag impact on PMSG wind turbines with a balancing new strategy for capacitor voltages

This paper deals with the computing simulation of the impact on permanent magnet synchronous generator wind turbines due to fifth harmonic content and grid voltage decrease. Power converter topologies considered in the simulations are the two-level and the three-level ones. The three-level converters are limited by unbalance voltages in the DC-link capacitors. In order to lessen this limitation, a new control strategy for the selection of the output voltage vectors is proposed. Controller strategies considered in the simulation are respectively based on proportional integral and fractional-order controllers. Finally, a comparison between the results of the simulations with the two controller strategies is presented in order to show the main advantage of the proposed strategy. (C) 2014 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Controlo de conversores de pot��ncia gen��ricos por FPGA

Disserta����o para obten����o do grau de Mestre em Engenharia Eletrot��cnica Ramo de Automa����o e Eletr��nica Industrial

Retificador trif��sico controlado com fator de pot��ncia quase unit��rio

Disserta����o de Mestrado para obten����o do grau de Mestre em Engenharia Eletrot��cnica Ramo Automa����o e Eletr��nica Industrial

Simulation of a-Si PV system grid connected by boost and inverter

This paper is about a PV system connected to the electric grid by power electronic converters, using classical PI controller. The modelling for the converters emulates the association of a DC-DC boost with a two-level power inverter (TwLI) or three-level power inverter (ThLI) in order to follow the performance of a testing experimental system. Pulse width modulation (PWMo) by sliding mode control (SMCo) associated with space vector modulation (SVMo) is applied to the boost and the inverter. The PV system is described by the five parameters equivalent circuit. Parameter identification and simulation studies are performed for comparison with the testing experimental system.

PV systems linked to the grid: parameter identification with a heuristic procedure

This paper focuses on a PV system linked to the electric grid by power electronic converters, identification of the five parameters modeling for photovoltaic systems and the assessment of the shading effect. Normally, the technical information for photovoltaic panels is too restricted to identify the five parameters. An undemanding heuristic method is used to find the five parameters for photovoltaic systems, requiring only the open circuit, maximum power, and short circuit data. The I- V and the P- V curves for a monocrystalline, polycrystalline and amorphous photovoltaic systems are computed from the parameters identification and validated by comparison with experimental ones. Also, the I- V and the P- V curves under the effect of partial shading are obtained from those parameters. The modeling for the converters emulates the association of a DC-DC boost with a two-level power inverter in order to follow the performance of a testing commercial inverter employed on an experimental system. �� 2015 Elsevier Ltd.

Time-domain optimization of amplifiers based on distributed genetic algorithms

Thesis presented in partial fulfillment of the requirements for the degree of Doctor of Philosophy in the subject of Electrical and Computer Engineering

Melhoria da efici��ncia energ��tica nos ascensores: a recupera����o de energia

A presente tese descreve diferentes solu����es que permitem a reutiliza����o da energia recuperada em ascensores el��ctricos de roda de ader��ncia dotados de conversores electr��nicos de frequ��ncia e dessa forma contribuir para a melhoria da efici��ncia energ��tica nos ascensores. Nos ascensores, a energia potencial �� constantemente transferida enquanto a cabina est�� em movimento. Se a cabina se estiver a movimentar em sentido descendente com plena carga, ou em sentido ascendente, mas vazia, o motor estar�� em modo gerador. Quando a cabina se movimenta em sentido descendente, e o peso na cabina �� superior ao peso do contrapeso, ent��o o bin��rio do motor encontra-se em sentido contr��rio �� velocidade, isto ��, o motor est�� a travar, havendo lugar �� recupera����o de energia. Igualmente, se a cabina subir vazia, tamb��m se poder�� recuperar energia el��ctrica. A energia acumulada em forma de energia potencial nas pessoas e no contrapeso pode ser recuperada, dado que o motor estar�� a funcionar como um gerador. De modo a estudar a viabilidade t��cnica e econ��mica das diferentes solu����es foram realizadas medi����es a uma amostra representativa de ascensores el��ctricos de roda de ader��ncia. Esta amostra �� constitu��da por 39 ascensores que est��o instalados em diferentes tipos de edif��cios e que pertencem a diferentes categorias de utiliza����o, de acordo com a norma VDI 4707:2009. Para cada ascensor foi medida a energia consumida e a energia gerada para uma manobra completa ��� a descida e a subida da cabina sem carga. A partir das medi����es, e com base na norma VDI 4707:2009 foram calculados os valores anualizados de energia el��ctrica consumidos e produzidos por cada ascensor. A partir das 5 hip��teses identificadas para a utiliza����o da energia recuperada (carregamento de bateria para alimenta����o dos circuitos em stand-by; carregamento de supercondensador para alimenta����o dos circuitos em stand-by; carregamento de supercondensador para alimentar o barramento DC; reinjec����o da energia no barramento DC de um conjunto de ascensores em grupo; reinjec����o da energia na rede el��ctrica do edif��cio onde o ascensor est�� instalado) foi realizada a avalia����o t��cnica e a avalia����o econ��mico-financeira para cada um dos ascensores. Por ��ltimo, foi desenvolvido um simulador que permite definir a solu����o de recupera����o de energia que seja t��cnica e economicamente mais vi��vel, para um dado ascensor el��ctrico de roda de ader��ncia instalado, mediante a introdu����o dos par��metros t��cnicos do ascensor em avalia����o.

PV inverters for module level applications

Disserta����o para obten����o do Grau de Mestre em Energias Renov��veis ��� Convers��o El��ctrica e Utiliza����o Sustent��veis

Modelamento e simula����o de um sistema inversor trif��sico para inje����o de energia na rede de distribui����o a partir de fontes renov��veis do tipo FV

Este trabalho baseia se na necessidade de aumentar as fontes renov��veis de energia, reduzindo assim a depend��ncia de fontes n��o renov��veis, principalmente as poluentes como as de provenientes de combust��veis fosseis. A fonte de energia renov��vel explorada neste trabalho �� a advinda de energia solar, com a utiliza����o de pain��is solares e m��todos de extra����o para converter esta energia em energia el��trica e assim poder utilizar esta energia de forma eficiente. A energia produzida por pain��is fotovoltaicos se apresenta em forma de corrente continua, tendo assim a necessidade do uso de conversores CC-CA, ou ditos inversores de tens��o, para utiliza����o da mesma, j�� que a maioria do equipamentos que utilizam energia el��trica s��o constru��dos em forma a serem abastecidos com energia el��trica em corrente alternada. Como este trabalho foca na inje����o da energia produzida pelos pain��is FV na rede de distribui����o de baixa tens��o, faz se necess��rio o uso de um PLL para garantir que o sistema inversor esteja em sincronismo com a rede de distribui����o e possa garantir a entrega de energia ativa. Por fim mas n��o menos importante, �� utilizado neste projeto t��cnicas de MPPT para garantir um maior aproveitamento da energia proveniente dos pain��is FV, ajudando assim a melhorar a efic��cia deste tipo de energia, sendo mais fi��vel e vi��vel.