Resumo-Este artigo apresenta o estudo e a implementação de um novo conversor CA-CC trifásico bidirecional de único estágio com correção de fator de potência e isolado em alta frequência. O conversor proposto é concebido utilizando-se o conceito de interleaving, e no dual active bridge (DAB) com controle phase-shift. São desenvolvidas análises teóricas baseadas no uso do modelo fundamental e utilizando-se o conceito da modulação AM DSB (Amplitude Modulation with Double Side-Band), sendo validado por simulações numéricas. Resultados experimentais obtidos com um protótipo de 1,5 kW são apresentados a fim de validar o estudo da topologia proposta.
This paper presents a novel Wind Energy Conversion System (WECS) capable of processing the energy from a Permanent Magnetic Synchronous Generator (PMSG) coupled to a three-blade wind turbine and injecting it into the utility power grid. This WECS is composed by two stages: a three-phase rectifier and a single-phase inverter. The ac-dc stage consists of three single-phase bridgeless rectifiers processing the power of each phase of the PMSG separately. The dc-ac stage is composed of a full-bridge inverter with controlled output current. Besides, indirect current control for High Power Factor (HPF) operation is employed, allowing the unification of two important techniques currently available, that are one cycle control (OCC) and selfcontrol (SC). Additionally, a third technique, that comprises the optimum characteristics of both OCC and SC, is proposed and applied to the rectifier stage of the proposed WECS. The proposed WECS and control technique are both validated by experimental results from a 5kW prototype.
Resumo-Este artigo trata do estudo de um sistema eólico de pequeno porte utilizado para carregamento de baterias. Uma topologia que visa o aproveitamento da energia gerada em baixas velocidades é proposta. As características da turbina eólica e do gerador utilizado são discutidas, dando uma completa visão da modelagem do sistema. Uma simulação do sistema (MATLAB-SIMULINK) também é feita e os resultados simulados são discutidos e comparados com os experimentais, obtidos a partir de um protótipo de 1kW, de modo a validar a proposta do aproveitamento na energia gerada em baixas velocidades (130 A 270 rpm). Palavras-Chave-Carregamento de baterias, controle de máxima potência, geração eólica.
Este artigo propõe um conversor CA-CC isolado usando a técnica de interleaving associada ao transformador de interfase. A partir do conversor base proposto é possível a obtenção de duas versões trifásicas: uma com lado secundário em paralelo ou outra com o lado secundário em série. Uma característica da topologia é a isolação galvânica na saída em média tensão CC (MVDC), esta configuração pode ser aplicada em sistemas de geração eólica (WECS) offshore com transmissão HVDC. Como alternativa para reduzir custos e aumentar a densidade de potência nos sistemas offshore, o uso de coletores CC em substituição aos sistemas CA existentes, mostra-se uma tendência nesse tipo configuração. A topologia proposta entraria como o WECS para a interconexão em MVDC das turbinas eólicas. Os resultados de simulação demonstram o correto funcionamento da topologia e sua capacidade de operar como um WECS. Os parâmetros adotados para a obtenção dos resultados baseiam-se em um modelo real de turbina eólica para uma potência de 3MVA.
Resumo -Este artigo tem por escopo apresentar o estudo e desenvolvimento de um conversor CC-CC não isolado de três portas, adequado à integração em um único estágio de conversão: um banco de baterias, um conjunto de painéis fotovoltaicos e o link CC. A topologia proposta apresenta um conversor boost de alto ganho baseado na versão bidirecional da célula de comutação de três estados na qual se tem integrado um banco de baterias e um conjunto de painéis fotovoltaicos com capacidade para gerar um barramento CC de 200V em um único estágio de processamento. A característica bidirecional da topologia permite que os painéis fotovoltaicos carreguem as baterias e alimente a carga dependendo da potência gerada pelo PV. No caso de ausência de sol, o banco de baterias supre a carga. Outra importante característica deste conversor é a comutação suave em modo ZVS para todas as chaves. Foi desenvolvido um protótipo experimental com potência nominal de 500W de forma a validar todo o embasamento teórico e de simulação apresentados. O conversor desenvolvido foi submetido a três condições: o fluxo de energia da bateria para a carga, do painel fotovoltaico para a carga e do painel para o banco de baterias, sendo obtido o rendimento de 94,18%, 96,09% e 94,67% respectivamente para cada condição. Além disso, as formas de ondas experimentais e de simulação para cada condição e o comparativo de rendimento de topologias, também são apresentados. O alto ganho e o rendimento alcançado nesta topologia, a torna uma forte solução quando há necessidade de elevar a tensão a partir de baterias ou painéis fotovoltaicos, quando os valores fornecidos por estes geralmente são de 12V, 24V ou 48V. PalavrasChaves-Alto SINGLE STAGE THREE-PORT DC-DC CONVERTER WITH HIGH VOLTAGE GAIN AND BIDIRECTIONAL CAPABILITY FEASIBLE TO SMALL PV SYSTEMSAbstract -This paper presents the study and development of a single stage three-port non-isolated DC-DC converter, suitable for PV integration to the grid or isolated systems. The proposed topology uses a boost I. INTRODUÇÃOTendo em vista a grande demanda de energia elétrica em que o país se encontra atualmente, novas propostas de sistemas e topologias de conversores estáticos que utilizam fontes renováveis de energia vem tendo um grande destaque tecnológico e social. Desta forma, a eletrônica de potência vem propondo a cada dia novos conceitos e abordagens que visam melhorar a qualidade da energia fornecida e propor soluções para o problema da armazenagem e inserção dessa energia na rede elétrica e/ou microrredes.O trabalho proposto por [1] tem seu conceito bem pautado e aborda de forma clara e consistente a proposta de se controlar a potência gerada por fontes alternativas de energia conectadas a microrredes autônomas, que utilizam sistemas de armazenamento a base de banco de baterias, cujo escopo se encaixa perfeitamente na proposta deste trabalho.Em [2] é proposta uma metodologia de gerenciamento automático para um sistema fotovoltaico de geração distribuída baseada em um conjunto de premissas de operação, tais com...
This work presents the analysis, design, and experimental development of a single-phase inverter with high frequency transformer isolation and for a wide input voltage range. The high frequency input current ripple is mitigated by the use of a small input LC filter, and the low frequency current component injected by the inverter is attenuated by the voltage loop controller. The proposed topology can be used in dc voltage-sourced applications such as renewable energy and battery based systems.
Resumo-Este artigo propõe o estudo e desenvolvimento de um conversor CA-CC multinível de estágio integrado para aplicação em transformadores de estado sólido. A topologia proposta é baseada no conversor dual active bridge (DAB) associado com a célula de comutação de três estados (CC3E). O conversor possui uma estrutura que pode ser modularizada e aplicada em elevadas tensões podendo operar tanto como retificador quanto inversor. Buscando validar todo o estudo feito, foi montado um protótipo com dois módulos de 1 kW cada, com tensão CA de entrada de 110 V rms , tensão no barramento primário e secundário de 400 V e frequência de chaveamento de 20 kHz. Os resultados experimentais mostram de forma clara e consistente a correta operação do conversor. A bidirecionalidade da estrutura é demonstrada com ensaios de inversão de fluxo. A topologia é capaz de operar com alto fator de potência e baixa DHT (Distorsão Harmônica Total). Palavras-chave-Célula de comutação de três estados, Conversor CA-CC, Conversor Multinível, Dual Active Bridge, Transformador de estado sólido.
This work proposes an isolated double conversion UPS with power factor correction using a high frequency transformer, and input voltages equal to 110V/220V. The arrangement is suitable to rack structures because it has small size and reduced weight. For both input voltages, the proposed converter has almost the same efficiency processing the same output power. Other relevant features are soft commutation of the controlled switches in the chopper and the boost stage, simple control strategy that can be implemented with well-known integrated circuits, and the use of few batteries in series due to the step-up stage. Qualitative analysis and experimental results obtained from 2kVA laboratory prototype are presented.
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