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Mestrado - Leonardo Göbel Fernandes

por dirppg-ct publicado 25/10/2019 15h36, última modificação 25/10/2019 15h38
Desenvolvimento de um Conversor Boost, Monofásico, Meia Onda, Unidirecional, Três Níveis e com Fator de Potência Unitário, Modificado para Aplicações em UPS com Ponto Neutro Comum entre a Carga e as fontes CA/CC
Quando
31/10/2019
de 14h00 até 17h00
(America/Sao_Paulo / UTC-200)
Onde
Sede Centro - Sala Q-004
Pessoa de contato
Prof. Eduardo Felix Ribeiro Romaneli
Participantes
Prof. Eduardo Felix Ribeiro Romaneli, Dr. Eng. - Orientador - UTFPR
Banca examinadora:
Prof. Eduardo Felix Ribeiro Romaneli, Dr. Eng. - Presidente - UTFPR
Prof. Roger Gules, Dr. Eng. - UTFPR
Prof. João Américo Vilela Júnior, Dr. Eng. - UFPR
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Resumo: A dependência de equipamentos eletrônicos é algo cotidiano, e dentro desse contexto existem sistemas cuja operação é considerada crítica, ou seja, não podem falhar devido à falta de energia da fonte de alimentação. A utilização de sistemas com fonte ininterrupta de energia se mostra como uma solução para evitar as perdas monetárias, ou à saúde humana, derivadas destes problemas. Considerando esse cenário é proposto o desenvolvimento e implementação de um retificador/conversor boost, monofásico, meia onda, três níveis com fator de potência unitário. Além disso, a busca por equipamentos com uma compatibilidade eletromagnética elevada fez com que o desenvolvimento desse projeto tivesse como requisito a implementação de um conversor com um ponto neutro comum entre o banco de baterias, rede elétrica e a carga. A análise teórica das etapas de condução, bem como as equações que definem o comportamento do conversor proposto são apresentadas em conjunto com simulações. Os resultados práticos visaram atenderam os principais parâmetros do projeto: tensão de entrada eficaz de 127 V, tensão do banco de baterias de 180 V, potência de saída de até 2,5 kW; que proporcionaram um rendimento superior a 95% para a potência nominal. A utilização de um controlador digital de sinais, modelo MC56F84763 da Freescale Semiconductor®, foi imprescindível para garantir a implementação da estratégia de correção do fator de potência, além de possibilitar transitórios de carga e de troca de fontes com estabilização em um curto intervalo de tempo (<16,66 ms). A partir dos resultados obtidos é possível afirmar que o desenvolvimento desse conversor serve como precedente para pesquisas que visam associar um retificador/conversor CA/CC-CC a módulos UPS com alta compatibilidade eletromagnética, fator de potência unitário e alto rendimento, características essas, que garantem uma energia de alta qualidade e ininterrupta.

Palavras-chave:Conversor boost. Retificador boost. UPS. Meia onda. Três níveis. Unidirecional. Ponto neutro comum.

Development of a Single-Phase, Bridgeless, Unidirectional, Three-Level Modified Boost Converter with Unity Power Factor for UPS Applications with Common Neutral Point Between Load and the AC/DC Sources

Abstract:The dependence of electronic equipment is something regular, and within this context there are systems whose operation is considered critical, that is, they cannot fail due to the power supply's lack of energy. The use of systems with uninterrupted power supply is shown as a solution to avoid monetary losses, or damages to human health, derived from these problems. Considering this scenario, it is proposed the development and implementation of a boost rectifier/converter, single phase, bridgeless, three levels with unit power factor. In addition, the search for equipment with a high electromagnetic compatibility made the development of this project as a requirement to implement a converter with a common neutral point between the bank of batteries, mains and the load. The theoretical analysis of the conduction stages, as well as the equations that define the behavior of the proposed converter are presented together with simulations. The practical results aimed to meeting the main parameters of the project: effective input voltage of 127 V, battery bank voltage of 180 V, output power of up to 2,5 kW; which yielded an efficiency above 95% for rated power. The use of a digital signal controller, model MC56F84763 from Freescale Semiconductor®, was essential to ensure the implementation of the power factor correction strategy, as well as to allow load transients and source switching with stabilization in a short period of time (<16,66 ms). From the results obtained it is possible to affirm that the development of this project serves as a precedent for researches that aim to associate an AC/DC-DC rectifier/converter for UPS systems with high electromagnetic compatibility, unit power factor and high efficiency, characteristics that guarantee a high quality and uninterrupted energy.

Keywords:Boost converter. Boost rectifier. UPS. Bridgeless. Three-levels. Unidirectional. Common neutral point.

Lista de publicações

L. Göbel Fernandes, E. F. R. Romaneli, and R. Gules, "A half-bridge doubler boost operating as AC-DC and DC-DC converter," in 2016 12th IEEE International Conference on Industry Applications (INDUSCON), 20-23 Nov. 2016, Curitiba, Brazil.

L. Göbel Fernandes, E. F. R. Romaneli, V. Habermann Avila, and R. Gules, "A UPS System Suitable for Noise-Sensitive Loads," 2018 13th IEEE International Conference on Industry Applications (INDUSCON), 12-14 Nov. 2018, São Paulo, Brazil.

A. N. Fey, E. F. R. Romaneli, L. Göbel Fernandes, and R. Gules, "A Switched-Capacitor Double Boost Converter for a Photovoltaic Application," 2018 13th IEEE International Conference on Industry Applications (INDUSCON), 12-14 Nov. 2018, São Paulo, Brazil.