Estudo, análise e projeto de sistemas magnéticos aplicados a conversores estáticos-Pedro Cerutti Bolsi-UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA MARIA CENTRO DE TECNOLOGIA PROGRAMA DE POS-GRADUAQAO ЕМ ENGENHARIA ELETRICA-BRASIL

 

Estudo, análise e projeto de sistemas magnéticos aplicados a conversores estático- Pedro Cerutti Bolsi

UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA MARIA CENTRO DE TECNOLOGIA PROGRAMA DE POS-GRADUACÂO ЕМ ENGENHARIA ELÉTRICA

 Dissertação apresentada ao Curso de Mestrado do Programa de Pós-graduação em Engenharia Elétrica ,da universidade federal de Santa Maria (UFSM-RS) como requisito parcial para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Elétrica. 

RESUMO 

Uma vez que o projeto volumétrico de transformadores e indutores está diretamente ligado às perdas, a predição correta destas é fundamental para a sua otimização. Sob esta ótica, este trabalho apresenta técnicas de modelagem de perdas no cobre e no núcleo de dispositivos magnéticos, através da abordagem de dois assuntos pertinentes ao seu projeto. O primeiro trata-se de um estudo da modelagem das perdas no núcleo, fazendo uso de modelos empíricos baseados na equação de Steinmetz. Uma análise comparativa entre os principais modelos analíticos é feita, bem como um levantamento experimental, a fim de verificar a exatidão dos modelos e a influência do ponto de operação sobre as perdas, incluindo a premagnetização. Para o material avaliado, de tecnologia High Flux, é demonstrado que, na faixa analisada, a premagnetização não possui influência sobre as perdas. A modelagem recomendada pelo fabricante, baseada na equação de Steinmetz, é válida para a razão cíclica de 0,5, e a modelagem da IGSE (Improved Generalized Steinmetz Equation), que por sua vez prevê variações de razão cíclica, possui boa acurácia. O segundo tema abordado é o reprojeto do transformador de uma UPS Line Interactive visando aumentar o seu rendimento global. Através da modelagem das perdas do transformador, a caracterização, quantificação e relativização das perdas permite a identificação dos pontos de melhoria para o reprojeto do transformador, e com a reprodução da LI-UPS em simulação, o rendimento com novos transformadores é estimado pelos modelos de perdas co-validados experimentalmente. Fazendo-se pequenas alterações no projeto do transformador, os protótipos analisados elevaram o rendimento global do equipamento em até 1,11% no ponto mais alto da curva original, e em até 2,60% nas potências mais elevadas.

Ver Dissertação Completa :https://repositorio.ufsm.br/handle/1/22435

Metodologia de projeto otimizado de filtros de entrada e saída de fontes ininterruptas de energia: volume, perdas e tempo de vida-Pedro Cerutti Bolsi-UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA MARIA CENTRO DE TECNOLOGIA PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA ELÉTRICA-BRASIL

 

Pedro Cerutti Bolsi

 METODOLOGIA DE PROJETO OTIMIZADO DE FILTROS DE ENTRADA E SAÍDA DE FONTES ININTERRUPTAS DE ENERGIA: VOLUME, PERDAS E TEMPO DE VIDA 

Tese apresentada ao Curso de Doutorado do Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Área de Concentração em Processamento de Energia Elétrica, da Universidade Federal de Santa Maria (UFSM-RS), como requisito parcial para obtenção do grau de Doutor em Engenharia Elétrica

 

Orientador: Prof. Dr. José Renes Pinheiro Coorientador: Prof. Dr. João Manoel Lenz Santa Maria, RS 2024

 RESUMO

 METODOLOGIA DE PROJETO OTIMIZADO DE FILTROS DE ENTRADA E SAÍDA DE FONTES ININTERRUPTAS DE ENERGIA: VOLUME, PERDAS E TEMPO DE VIDA AUTOR: PEDRO CERUTTI BOLSI 

ORIENTADOR: JOSÉ RENES PINHEIRO 

COORIENTADOR: JOÃO MANOEL LENZ

 Neste trabalho são desenvolvidas metodologias de projeto de filtros LCL e LC, considerando o seu impacto em todo o sistema. A metodologia proposta busca, através de uma varredura paramétrica, a obtenção dos pontos ótimos de projeto para o rendimento, o volume, e o tempo de vida dos capacitores do circuito. Para este fim, a metodologia possui dois estágios. O primeiro consiste na realização do projeto paramétrico dos filtros, no qual é feita uma varredura de entradas de projeto, delimitada pelas restrições normativas e de operação do conversor. Utilizando a estratégia proposta, diferentes combinações de valores de L-C-L e L-C que atendem às restrições normativas são levantadas. O segundo estágio consiste na realização do projeto dos componentes dos filtros, determinando a sua construção a partir de diferentes tecnologias. Uma vez que a varredura paramétrica das entradas de projeto dos filtros influencia o restante do sistema através de alterações no conteúdo harmônico (ondulação de corrente), são determinadas as perdas e o tempo de vida dos capacitores do barramento CC, as perdas nos semicondutores dos conversores em análise, e o projeto dos dissipadores de calor. Por fim, resultados são analisados para os projetos de filtros que resultem no menor volume do sistema, melhor rendimento, e/ou maior tempo de vida dos capacitores. São apresentados os procedimentos de projeto de cada parte do sistema de potência, bem como os modelos utilizados no projeto dos indutores, e nas estimativas de perdas, temperatura e tempo de vida. Com a metodologia proposta, é desenvolvido um estudo de caso de uma fonte ininterrupta de energia trifásica a quatro fios de 10 kVA, analisando a possibilidade de construção dos indutores com três tecnologias diferentes de materiais magnéticos (aço-silício de grão não-orientado, ferrite IP6, Kool Mμ), de diferentes geometrias (EE e toroidal), e considerando duas tecnologias de capacitores para o sistema. Os resultados demonstram como, utilizando a metodologia de projeto proposta, as características de cada tecnologia influenciam no resultado final, possibilitando a determinação do melhor ponto de projeto para os filtros LCL e LC..

VER TESE COMPLETA; https://repositorio.ufsm.br/handle/1/31906 

Design of Uninterruptible Power Supply Inverters for Different Modulation Techniques Using Pareto Front for Cost and Efficiency Optimization Edemar O. Prado * , Pedro C. Bolsi , Hamiltom C. Sartori and José R. Pinheiro

Design of Uninterruptible Power Supply Inverters for Different Modulation Techniques Using Pareto Front for Cost and Efficiency Optimization Edemar O. Prado * , Pedro C. Bolsi , Hamiltom C. Sartori and José R. Pinheiro Energy Efficiency Lab, LABEFEA, Federal University of Bahia, Salvador 40170-110, BA, Brazil Power Electronics and Control Research Group, GEPOC, Federal University of Santa Maria, Santa Maria 97105-900, RS, Brazil

 Abstract This work presents a design for uninterruptible power supply inverters using Pareto front optimization for improved cost and efficiency. Three PWM modulation techniques applied to the full-bridge inverter are analyzed. As a result, the best MOSFET design solution in terms of the cost and efficiency of the inverter is evaluated based on a database with 47 power MOSFETs. Using the Pareto front, the optimal and sub-optimal solutions are compared, considering the three modulation techniques and the characteristics of MOSFETs manufactured for different voltage levels. Thermal and electrical measurements are used to validate the models. 

LINK:https://www.mdpi.com/1996-1073/16/3/1314

Simple Method to Estimate Battery Lifetime and Upkeep of Lead-Acid and Lithium-Ion Batteries- AUTORES :Pedro C. Bolsi , Edemar O. Prado , Romario J. Nazaré , Hamiltom C. Sartori , José R. Pinheiro-Universidade Federal de Santa Maria, Santa Maria - RS, Brasil -Universidade Federal da Bahia, Salvador - BA, Brasil

 

Eletrônica de Potência Special Issue Open Journal of Power Electronics Received July 03, 2024; accepted November 24, 2024; Date of publication December 15, 2024. The review of this paper was arranged by Associate Editor Fabio Andrade and Editor-in-Chief Heverton A. Pereira 

 Simple Method to Estimate Battery Lifetime and Upkeep of Lead-Acid and Lithium-Ion Batteries- AUTORES :Pedro C. Bolsi , Edemar O. Prado , Romario J. Nazaré , Hamiltom C. Sartori , José R. Pinheiro-Universidade Federal de Santa Maria, Santa Maria - RS, Brasil -Universidade Federal da Bahia, Salvador - BA, Brasil 

 ABSTRACT This work provides an event-oriented method to model and predict the lifetime of leadacid and lithium-iron phosphate batteries. An ampere-hour integration method is proposed to be used in conjunction with the event-oriented method to achieve higher accuracy. The methods are applied to lead acid and lithium-iron phosphate batteries on a commercial 1 kW single-office/home-office uninterruptible power supply (UPS). Additional circuits for measurements, or microprocessors are avoided to not increase the UPS cost, reducing its market competitiveness. The usefulness of the proposed approach is demonstrated by an upkeep analysis based on the cost of the battery and the service time for each battery technology. 

ORIGINAL LINK:  https://journal.sobraep.org.br/index.php/rep/article/view/981

 LINK1:  https://journal.sobraep.org.br/index.php/rep/article/view/981/881

LINK2 :https://www.mediafire.com/file/l1ssoq6c2wpuseh/REP_2024_0038.pdf/file

Controle de Topologias para UPS line-interactive sem transformador-Alan R. Pinto ,Edemar Prado ,Pedro Bolsi , Talis Piovesan ,Luan Mendonca ,Filipe Bahia, Marcio Fontana ,Hamiltom Sartori UFSM Santa Maria, Brazil , Jose R. Pinheiro Univali/UFSM/UFBA

 

Controle de Topologias para UPS line-interactive sem transformador 

Alan R. Pinto ,Edemar Prado ,Pedro Bolsi , Talis Piovesan ,Luan Mendonca ,Filipe Bahia, Marcio Fontana ,Hamiltom Sartori UFSM Santa Maria, Brazil , Jose R. Pinheiro Univali/UFSM/UFBA

 Abstract—Este artigo apresenta uma abordagem de controle clássico aplicada a três tipologias de Fontes de Alimentação Ininterrupta (UPS) monofásicas, interativas em linha, sem trans- formador. O objetivo principal ´e demonstrar que soluções de controle menos complexas e de baixo custo podem ser eficazes, além de oferecerem facilidade de manutenção, em contraste com abordagens de controle mais robustas e caras. As topologias analisadas — ponte completa, ponte completa com braço compar- tilhado e meia ponte — são avaliadas quanto ao seu desempenho nos modos de operação conectado `a rede e de backup. Os resultados mostram que, mesmo com controle clássico, essas topologias são capazes de regular a tensão de saída e compensar a corrente harmônica, mantendo a qualidade da energia fornecida a cargas não lineares.

VER ARTIGO COMPLETO NO SEGUINTE ENLACE:  http://repositorio.ufsm.br/handle/1/37065