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Title in Portuguese: Conversor CA-CC trifásico de único estágio, bidirecional, isolado em alta frequência, com correção de fator de potência
Title: A bidirectional single-stage three-phase rectifier with high-frequency isolation and power factor correction
Author: Almeida, Bruno Ricardo de
Advisor(s): Oliveira Júnior, Demercil de Souza
Keywords: Engenharia elétrica
Conversores de frequência
Correntes elétricas
Issue Date: 27-Oct-2016
Citation: ALMEIDA, B. R. Conversor CA-CC trifásico de único estágio, bidirecional, isolado em alta frequência, com correção de fator de potência. 2016. 191 f. Tese (Doutorado em Engenharia Elétrica)-Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2016.
Abstract in Portuguese: Este trabalho propõe o estudo e implementação de um conversor CA-CC bidirecional trifásico de único estágio, isolado em alta frequência com correção de fator de potência. Baseado no conversor dual active bridge (DAB) e associado com a célula de comutação de três estados (CC3E), pode-se afirmar que esta topologia é adequada para aplicações como fontes de telecomunicação operando em 380 V - 400 V. Outra aplicação interessante para a topologia proposta reside nas novas concepções de geração distribuída e smart grids, pois esse conversor pode conectar a rede elétrica trifásica a outras fontes/cargas e controlar o fluxo de potência entre as mesmas. Uma análise matemática baseada no modelo fundamental é apresentada, na qual se verifica que a tensão efetiva aplicada na ponte H se aproxima daquela obtida com a técnica AM-DSB (Amplitude Modulation with Double Side-Band – Modulação em Amplitude com Banda Lateral Dupla). Dessa forma, desenvolve-se a análise de perdas e são delimitadas as faixas de comutação não dissipativa para os semicondutores. Um exemplo de projeto é desenvolvido, sendo descrito todo o hardware executado e o software implementado em um microcontrolador de 32 bits fabricado por Texas Instruments. Resultados de simulação e experimentais são adequadamente discutidos, validando o funcionamento do conversor proposto tanto em regime permanente quanto no que tange à resposta transitória diante de degraus de carga.
Abstract: This work proposes the study and implementation of a single-stage three-phase bidirectional ac-dc converter with high-frequency isolation and power factor correction. Based on the dual active bridge (DAB) converter associated with the three-state switching cell (3SSC), it is possible to state that this topology is adequate for telecom power supply applications operating at 380 V-400 V. Another interesting application for the proposed approach lies in novel concepts involving distributed generation and smart grids, since this converter is able to connect the three-phase grid to other sources/loads and control power flow among them. A theoretical analysis is carried out based on the fundamental model, where it is shown that the voltage across the H-bridge is nearly that obtained with AM-DSB (Amplitude Modulation with Double Side-Band) technique. Thus, the analysis of losses is performed while the limits for the semiconductors operating under soft switching condition are established. A design example is developed, while all hardware is described and software is implemented in a 32-bit microcontroller by Texas Instruments. Simulation and experimental results are properly discussed, validating the proposed converter operation in terms of steady-state condition and transient response when submitted to load steps.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/23210
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