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Title in Portuguese: An Interleaced-stage AC-DC converter feaseble for SST-based railway traction systems
Author: Honório, Dalton de Araújo
Advisor(s): Barreto, Luiz Henrique Silva Colado
Co-advisor(s): Oliveira Júnior, Demercil de Souza
Keywords: Engenharia elétrica
Fator de potência
Dual active bridge
Phase-shif
Space vector modulation
Bidirectional converter
Power factor correction
Issue Date: 23-Feb-2018
Citation: HONÓRIO, Dalton de Araújo. An Interleaced-stage AC-DC converter feaseble for SST-based railway traction systems. 2018. 94 f. Tese (Doutorado em Engenharia Elétrica)-Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2018.
Abstract in Portuguese: Esse trabalho propõe um conver sor de potência com estágio intercalado CA - CC com características bidirecionais factível para aplicações de sistemas de ferrovia em média tensão. Ele é baseado em um arranjo que conecta os terminais de entra d a em série e de os de saída em paralelo com módulos de potência idênticos. Existem dois tipos de módulos: o Tipo A consiste em dois braços intercalados empregando enrolamento acoplados de tal forma que seja possível a conexão de um trans formador operando em média frequência, aliado a um célula dobradora de tensão, enquanto Tipo B também utiliza braços intercalados, contudo com um braço adicional operando na frequência da rede, substituindo a célula dobradora. A concepção da topologia é ap resentada, seguida pela estratégia de controle adotada, bem como da modulação empregada . Uma estimação das perdas nos semicondutores é também discutida através de uma análise comparativa utilizando resultados de simulação, validando o desempenho superior d a topologia proposta frente a soluções similares. Os resultados da topologia são obtidos através de testes experimentais em dois protótipos da topologia proposta considerando módulos do Tipo A. A estrutura de um único módulo demonstra as funcionalidades de comportamentos do conversor sobre as condições de regime permanente e transitórios, enquanto o protótipo com dois módulos demonstra as mesmas características em uma estrutura com múltiplos módulos. Com isso, é possível atestar o bom comportamento em termo s de eficiência, mesmo o conversor proposto apresenta ndo um número maior de componente magnéticos se comparado com soluções similares. Assim, a solução proposta é adequada para aplicações de alto níveis de potência em sistemas de acionamentos de máquinas d e estágio CA-CC
Abstract: This work proposes an interleaved - stage ac - dc bidirectional power converter topology feasible to medium - volt age (MV) railway systems. It is based on an arrangement that uses Input - Series - Output - Parallel (ISOP) configuration with identical power modules. There are two types of modules: Type A consists of two interleaved legs employing coupl ed - windings so that it is possible to connect a medium - frequency transformer (MFT), together with a voltage doubler cell, while Type B also uses the two interleaved legs, however with an additional one operating in the grid frequency in order to r eplace th e voltage doubler cell . The topology conception is presented, followed by the adopted control and modulation technique. An estimation of semiconductor losses is also discussed through a comparative analysis by means of simulation results , validat ing the improved performance of the introduced approach if compared with similar solutions. The topology results are obtained through experimental test performed in two prototypes of the proposed topology, considering module type A. The single - module demonstr at es the converter functionalities and performance under both steady - state and dynamic conditions , while the two - module structure demonstrates the same aspects for multi - module configurations . It is then possible to state that good performance in terms of efficiency e ven though the proposed power converter presents higher magnetic component count if compared with similar topology, thus making it suitable to high-power AC-DC machine drive applications. .
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/37460
metadata.dc.type: Tese
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