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Title in Portuguese: Modelagem e controle de dois conversores CC-CC de alto ganho de tensão intercalados baseados na CCTE
Author: Chaves, Breno Bezerra
Advisor(s): Bascopé, René Pastor Torrico
Keywords: Engenharia elétrica
Conversores de corrente elétrica
High voltage gain
Interleaved converter
Active current sharing
Issue Date: 2019
Citation: CHAVES, B. B. Modelagem e controle de dois conversores CC-CC de alto ganho de tensão intercalados baseados na CCTE. 2019. 151 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2019.
Abstract in Portuguese: A presente dissertação aborda uma metodologia de modelagem e projeto do controle digital de um conversor CC-CC Boost intercalado com alto ganho de tensão, o qual é baseado na Célula de Comutação de Três Estados (CCTE). A perspectiva do trabalho é a de garantir o balanceamento de corrente entre os módulos em paralelo e entre os enrolamentos dos transformadores de multi- interfase (TMIF) de cada módulo, bem como viabilizar a utilização do conversor intercalado para aplicações com carga não-linear. Essa topologia possui a capacidade de dividir a corrente de entrada e distribuir os esforços de corrente entre as fases dos transformadores, além de ser adequada para aplicações que requerem alto ganho de tensão entre a entrada e a saída. Para a modelagem da planta, aplica-se uma metodologia para obtenção de um modelo de ordem reduzida, resultando em um conversor Boost equivalente, o qual descreve o comportamento dinâmico do sistema do ponto de vista dos enrolamentos dos TMIFs. A corrente de cada um dos enrolamentos é então controlada de maneira independente, utilizando-se uma estratégia de controle por modo corrente média. Na estratégia adotada, quatro malhas internas são utilizadas visando o balanceamento de corrente. Uma malha externa é adicionada para regular a tensão no barramento de saída. O sinal de controle na saída da malha de tensão é então utilizado para esta- belecer o valor-alvo de referência para as malhas de corrente. Para validar a eficácia do controle implementado, o conversor é submetido à degraus de carga, à situações de desbalanceamento das correntes de fase e à operação com carga não-linear. Os resultados de simulação em malha fechada são satisfatórios quando contrastados com os resultados da simulação para o conversor em malha aberta nas mesmas condições de teste.
Abstract: This masters dissertation brings a modeling and design methodology for the digital control of a DC-DC High Voltage Gain Interleaved Boost converter, which is based on the Three-State Switching Cell (CCTE). This work aims to ensure current balancing between the parallel modules and between the windings of the Multi-Interphase Transformers (TMIF) of each module, as well as enabling the use of the interleaved converter for nonlinear load applications. This topology has the ability to split the input current and distribute the current efforts between the transformer phases, and it is also suitable for applications requiring high voltage gain from the input to output port. For modeling the plant, a methodology is applied to obtain a reduced order model, resulting in an equivalent Boost converter, which describes the dynamic behavior of the system from the point of view of the TMIFs windings. The current of each winding is then independently controlled using the average current mode control. The control strategy adopted uses four internal loops to balance the currents and an outer loop to regulate voltage on the output DC-link . The control signal at the voltage loop output is then used as the set-point for the current loops. In order to validate the effectiveness of the implemented control, the converter is subjected to step-load variation, phase current unbalance situations and nonlinear load operation. The closed loop simulation results are satisfactory when contrasted with the simulation results for open loop control under same test conditions.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/50656
metadata.dc.type: Dissertação
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