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CPGEI (Mestrado): Fábio Inocêncio Kravetz - 29/03/18

Defesa Pública de Mestrado do Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica e Informática Industrial
Quando 29/03/2018
das 14h00 até 17h00
Onde Sede Central: Sala B-205
Nome do Contato Roger Gules
Participantes Prof. Roger Gules , Dr. Orientador - UTFPR
Banca examinadora:
Prof. Roger Gules , Dr. Presidente - UTFPR
Prof. Eduardo Félix Ribeiro Romaneli , Dr. - UTFPR
Prof. Adriano Péres , Dr. - UFSC
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Conversor SEPIC modificado com acoplamento magnético série e célula multiplicadora de tensão

Resumo: As fontes renováveis de energia, em especial a energia solar fotovoltaica vem ganhando espaço nos últimos anos devido ao avanço da tecnologia, redução dos custos e redução das fontes não-renováveis. Os painéis fotovoltaicos isoladamente ou para pequenas aplicações geram uma baixa tensão de saída e a adequação dos níveis de tensão fornecidos em sua saída aos requeridos pela concessionária de energia elétrica é um desafio. Neste trabalho é apresentada uma nova estrutura modificada da topologia conversor SEPIC que usa as técnicas acoplamento magnético série e células multiplicadoras de tensão em conjunto afim de obter um elevado ganho de tensão visando a aplicação em fontes renováveis de energia. Optou-se pela solução não isolada, pois esta apresenta diversas vantagens em relação a solução isolada como: menor peso, volume, custo e maior eficiência energética devido a menores perdas de potência nos indutores acoplados. Também a utilização da indutância de dispersão, que é um parâmetro intrínseco de um acoplamento magnético, permite a operação com comutação suave ZCS (ZCS, do inglês Zero Current-Switching) no interruptor aumentando a eficiência da estrutura com a redução das perdas por comutação. No decorrer do trabalho são realizadas as análises das etapas de operação de diversos conversores partindo do conversor SEPIC modificado e evoluindo pela adição de técnicas elevadoras de tensão até a estrutura proposta neste trabalho. Por fim, é realizado o controle em malha fechada utilizando um controlador PID analógico que fornece uma resposta rápida e consequente correção a possíveis mudanças na variável controlada. Os resultados teóricos e experimentais do conversor proposto são descritos neste trabalho para validar as análises desenvolvidas e demonstrar a eficiência da estrutura. O protótipo é desenvolvido para uma aplicação com potência nominal de 200 W, tensão nominal de saída igual a 450 V e uma tensão de  entrada variando entre 20 V e 40 V. O rendimento obtido para o conversor proposto operando na frequência de 90 KHz na potência nominal é de 92,51%.                                                                                        Palavras-chave: Conversor SEPIC, Etapas de operação, Alto ganho estático.

 

Modified SEPIC converter with serial magnetic coupling and voltage multiplier cell.

Abstract: The renewable sources of energy, in special the photovoltaic source energy has been gaining space in last years due to advancement of technology, cost reduction and reduction of the nonrenewable sources. The photovoltaic panels singly either to small applications generate a low output voltage and a adequation of voltage levels provided in their output to those required by  electric power concessionaire is a challenge. In this work is presented a new structure modified of the SEPIC topology who uses the coupling magnetic series and voltage multiplier cell techniques together in order to obtain a high voltage gain aiming the application in renewable sources of energy. We opted by non-isolated solution, because this presented several advantages in relation the isolated solution, such as: lower weight, volume, cost and higher energy efficiency due to lower power losses in the coupled inductors. The use leakage inductance, that is an intrinsic parameter of the a magnetic coupling, allows soft-switching operation ZCS in switch increasing the efficiency structure with reduction of switching losses. During this work are carried out the analyzes of the stages of operation of several converters starting of the modified SEPIC and evolving through adding higher voltage techniques until the structure proposed in this work. Lastly, is realized the closed loop control using the analog PID controller who provides a fast response and consequent correction to possible changes in the controlled variable. The theoretical and experimental results of the proposed converter are described in this work to validate the developed analyzes and demonstrate the efficiency of the structure. The prototype is developed to a application with nominal power of 200 W, nominal output voltage equal 450 V and an input voltage varying between 20 V and 40 V. The efficiency obtained to proposed converter operating in frequency of the 90 KHz in nominal power is 92,51%.                                                                                                                                           Keywords: SEPIC converter, Operation stages, High static gain.

Lista de publicações:

GULES, R.; KRAVETZ, F. I. Modified sepic converter with serial magnetic coupling and voltage multiplier cell. In: 2016 12th IEEE International Conference on Industry Applications (INDUSCON). Curitiba: IEEE, 2016. p. 1–7.

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