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Retificador trifásico buck-boost de estágio único
No full textTese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica.Este trabalho apresenta uma nova topologia de retificador trifásico de estágio único com característica Buck-Boost. Inicialmente é apresentada uma revisão bibliográfica envolvendo as publicações mais relevantes na área de estudo. Na sequencia são apresentadas a motivação para o trabalho e as contribuições da Tese. A topologia proposta é apresentada sendo descritas a sua origem e seus modos de operação de interesse. São analisados então os modos de condução descontínua (MCD) e contínua (MCC). No MCC são analisados os modos de operação Buck, Buck+Boost e Boost. As etapas do estudo de cada modo de operação compreendem a descrição das etapas de operação, análise teórica estudos por simulação numérica, definição das equações de projeto e resultados experimentais.This work presents a new topology of three-phase rectifier with singlestage and Buck-Boost characteristic. Initially a literature review is presented which brings the most important publications in the study area. Following it is presented the motivation for the work and the contributions of this thesis. The proposed topology is then presented, with descriptions of their origin and their operation modes of interest. Are then analyzed the discontinuous (DCM) and continuous (CCM) conduction modes. At MCC, we analyze the operation modes Buck, Boost and Buck + Boost. The study stages of each mode of operation include the description of the operation stages, theoretical analysis, numerical simulation studies, definition of design equations and experimental results
Passing the buck
No full textShifting the responsibility for a necessary but costly action to someone else is often called Passing the Buck. Examples of such behavior in politics are environmental and budget problems which are left to future generations. Small group examples are (not) washing the dishes or (not) dealing with a difficult customer. Under the assumption of altruistic preferences, rational behavior in this game is derived and confronted with experimental data. By comparison, the sequence of possible decision makers in the normal Passing the Buck game is substituted with an expert who alone is competent to fix the problem. It turned out that the marginal probabilities of shifting the responsibility are in good accordance with the theoretical model, although with completely different parameter distributions for experts and non-experts. The structure of the individual decisions, however, is best described by a random parameter model (Cox et al., 2007). --public goods,volunteer's dilemma,responsibility
Retificador buck trifásico unidirecional PWM isolado em alta-frequência por único estágio
No full textTese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2009Descreve-se uma nova topologia de conversor CA-CC trifásico isolado em alta-frequência por único estágio de potência. O novo conversor é constituído de um retificador Buck unidirecional trifásico associado a um transformador forward/flyback com desmagnetização na carga. Para a exploração da nova topologia foram realizados estudos sobre retificadores Buck, algumas técnicas populares de modulação SPWM escalar, uma técnica clássica de filtragem das harmônicas das correntes de entrada e uma técnica de modelagem por espaço-de-estados e controle contínuo do retificador Buck em sistema de coordenadas dq obtidas por transformação de Clarke/Park. Para a obtenção da isolação em alta-frequência sem conversores adicionais foram estudados os princípios de operação do conversor forward/flyback em modo de condução descontínuo para posterior integração do transformador ao retificador trifásico. Os conhecimentos obtidos foram concentrados no retificador Buck trifásico isolado em altafrequência onde foram exploradas a modulação da ponte retificadora, os estados de operação associados ao transformador e a desmagnetização na carga. Ainda, foram obtidos os modelos em espaço-de-estados em coordenadas dq para o retificador Buck com transformador e projetados compensadores PI contínuos para o controle pela tensão na carga. Para a comprovação do conceito da topologia proposta foi projetado e implementado um protótipo de 2;5 kW para conexão em rede trifásica sem neutro de 220 V e tensão de 48 V para a carga regulada por circuito controlador digital baseado na arquitetura de baixo custo dsPIC.This work presents a new topology for an AC-DC three-phase converter with single-stage high-frequency isolation. The new converter is composed of an unidirectional three-phase Buck rectifier and a forward/flyback transformer with demagnetization through the load. The study of Buck rectifiers principles has been performed as a basis to develop the new topology. The scalar SPWM modulation techniques, the classic design of filters to input currents and a state-space modeling technique at dq components to design the feedback control for a Buck rectifier have been studied. The forward/flyback converter operating at discontinuous conduction mode has been studied to allow a high-frequency isolation to the Buck rectifier without the cascade of extra switched converters. The three-phase Buck rectifier with high-frequency isolation has been analyzed regarding pulse width modulation, operational states and requirements for demagnetization through the load. Moreover, the state-space models at dq components have been derived and standard PI regulators have been designed to control the proposed rectifier. The validation of the proposed topology has been performed on an experimental prototype with the following specification 220 V three-wires mains source and 2:5 kW at 48 V output regulated by a digital control based on dsPIC low cost architecture
Conversores CC-CC básicos não isolados de três níveis
No full textDissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica.O trabalho apresenta o estudo dos conversores básicos não isolados de três níveis obtidos a partir de uma célula de comutação composta de dois diodos, dois interruptores e um indutor. A célula de comutação proposta permite a obtenção das topologias Buck, Boost e Buck-Boost todas de três níveis. A disposição dos componentes na topologia somada a uma modulação adequada faz com que em nenhum instante haja a maior tensão envolvida na conversão sobre qualquer um dos interruptores (Buck e Boost) ou a soma das tensões de entrada e saída (Buck-Boost). Para as três topologias foi desenvolvido o estudo teórico envolvendo etapas de operação, ganho estático ideal, ondulação da corrente no indutor, dimensionamento dos componentes do conversor e simulação com componentes ideais para os modos de condução contínua, crítica e descontínua bem como a obtenção da característica externa. Foram realizados os projetos e simulações com componentes reais das três topologias e ensaiados os respectivos protótipos em bancada, considerando o modo de condução contínua, com o objetivo de comprovar a teoria
Investigation of EMI Reduction and Output Voltage Ripple Minimization Using Interleaved Buck Converters
No full textThe possibilities of output voltage quality improvement and EMI reduction using interleaved buck converters are studied in this work. The problem of excessive output voltage ripples arises when the spread spectrum method is applied to single buck converter in order to reduce the level of EMI emissions. The investigation shows that it is possible to significantly reduce ripple only at certain values of maximal duty ratios D. At other D values pulsation magnitude is considerably larger, although in comparison with single buck converter it is still smaller. Interleaving of converters also leads to input conducted noise reduction
Analysis and Control of the Synchronous Buck Converter with a Constant Power Load
No full textThis thesis examines the effects of loads with constant power characteristics on the operation of the synchronous buck converter. Loads with constant power characteristics occur when a regulated converter is used as a load, which is the case in power distribution architectures composed of power electronics converters rather than direct connection of sources, loads, or energy storage.
In this thesis, the large signal behavior and control of a system comprised of an ideal synchronous buck converter feeding an ideal constant power load are examined. A polar coordinate model of the system is derived for use in the analysis of both the constant duty cycle and controlled duty cycle behavior of the system, and the unstable nature of the single equilibrium point and the global absence of convergence to any point or limit cycle for non-equilibrium initial conditions is proven mathematically for the constant duty cycle case.
To stabilize the system, geometrical boundary control and PD control are examined. The analysis and design of the boundary controller in the polar coordinate representation is presented, and the region of convergence and local stabilization of the system under boundary control are verified using numerical simulation. The analysis and design of the PD controller is then presented using both small-signal techniques and geometrical insights from boundary control, and the region of convergence and local stabilization are verified using numerical simulation. Lastly, the addition of an integral component to the PD controller to compensate for operating point changes, control signal error, and parameter uncertainty is analyzed using small-signal techniques, and performance of the system under PID control is verified using numerical simulation.
Throughout, simulation results from a switching model of a synchronous buck converter feeding a point of load buck converter are included to verify the performance of the control strategies in a more realistic circuit
Conversores CC-CC com elevada taxa de conversão estática
No full textTese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2014.Nesse trabalho é introduzida uma nova família de Conversores CC-CC com elevada taxa de conversão estática. Tais conversores tem origem a partir dos Conversores CC-CC básicos convencionais (Buck, Boost, Buck-Boost, Zeta, Cúk e Sepic), no qual inserindo a célula básica de comutação proposta no trabalho, é possível tornar esses conversores convencionais em conversores com elevada taxa de conversão estática, gerando os Conversores Propostos. A célula de comutação responsável por gerar a família de Conversores Propostos possui apenas semicondutores passivos, o que é uma vantagem para essas topologias. Além disso, a família de Conversores Propostos possui a vantagem de ser simétrica, isso possibilita a reflexão dos componentes superiores, gerando os componentes inferiores das novas estruturas. Essa reflexão é uma característica importante nas topologias propostas, pois reduz os esforços de tensão em seus interruptores. Seguindo a nomenclatura básica, os conversores propostos são chamados de: Duplo Buck Quadrático, Duplo Boost Quadrático, Duplo Buck-Boost Quadrático, Duplo Zeta Quadrático, Duplo Cúk Quadrático e Duplo Sepic Quadrático. Dos sete Conversores Propostos no trabalho, somente um não é originado pela célula básica de comutação. Este Conversor é chamado de Duplo Buck Quadrático Básico, e foi importante para consolidar os estudos dos Conversores CC-CC com elevada taxa de conversão estática. Algumas análises como etapas de operação em condução contínua, ganho estático e característica externa são apresentadas para todos os conversores propostos. Para provar as análises teóricas, os resultados experimentais em malha aberta são apresentados para o Conversor Duplo Buck Quadrático Básico, e em malha aberta, malha fechada e malha fechada com desequilíbrio de carga para o Conversor Duplo Boost Quadrático.<br
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