AUTOR DO BLOG ENG.ARMANDO CAVERO MIRANDA SÃO PAULO BRASIL

"OBRIGADO DEUS PELA VIDA,PELA MINHA FAMILIA,PELO TRABALHO,PELO PÃO DE CADA DIA,PROTEGENOS DO MAL"

"OBRIGADO DEUS PELA VIDA,PELA MINHA FAMILIA,PELO TRABALHO,PELO PÃO DE CADA DIA,PROTEGENOS  DO MAL"

“SE SEUS PROJETOS FOREM PARA UM ANO,SEMEIE O GRÂO.SE FOREM PARA DEZ ANOS,PLANTE UMA ÁRVORE.SE FOREM PARA CEM ANOS,EDUQUE O POVO.”

“Sixty years ago I knew everything; now I know nothing; education is a progressive discovery of our own ignorance. Will Durant”

domingo, 23 de maio de 2021

ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА ЭНЕРГОПРЕОБРАЗУЮЩЕЙ АППАРАТУРЫ ВЫСОКОВОЛЬТНЫХ СИСТЕМ ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ КОСМИЧЕСКИХ АППАРАТОВ-Черная Мария Михайловна-RESEARCH AND DEVELOPMENT OF POWER CONVERSION EQUIPMENT FOR HIGH VOLTAGE POWER SUPPLY SYSTEMS FOR SPACE VEHICLES BY --Maria Mikhailovna-






 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ» (ТУСУР) 

Черная Мария Михайловна 

ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА ЭНЕРГОПРЕОБРАЗУЮЩЕЙ АППАРАТУРЫ ВЫСОКОВОЛЬТНЫХ СИСТЕМ ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ КОСМИЧЕСКИХ АППАРАТОВ 

05.09.12 – Силовая электроника

 Dissertation for an academic degree candidate of technical sciences Scientific adviser: Doctor of Technical Sciences, Yu.A. Shinyakov


INTRODUCTION Relevance of the topic. 
Power supply system (EPS) of the automatic spacecraft (SC) is a set of energy sources and energy-converting equipment (EPA), which stabilizes the voltage of the output power line of the load and distribution of energy flows in the PDS in accordance with the operating modes of the system and operating conditions of the spacecraft.
Significant contribution to the creation of scientific and technical groundwork in the development and the creation of power supply systems for automatic spacecraft was made by the teams of the leading enterprises of the Russian Space Agency: JSC "Information Satellite systems "them. acad. M.F. Reshetnev (Zheleznogorsk), FSUE NPO im. S.A. Lavochkin "(g. Khrunichev State Research and Production Center (Moscow), RSC Energia im. S.P. Korolev (Korolev) and others. They solve the problems of overcoming technological barriers and solving urgent scientific and technological problems, on development and implementation of innovations, ground testing of BOT, flight tests and support during the normal operation of the spacecraft.

Inversores integrados monofásicos e trifásicos para aplicações fotovoltaicas: técnicas para obtenção de mppt, detecção e proteção de ilhamento, sincronização e paralelismo com a rede de distribuição de energia elétrica-Moacyr Aureliano Gomes de Brito--Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira-


Moacyr Aureliano Gomes de Brito

 Inversores Integrados Monofásicos e Trifásicos para Aplicações Fotovoltaicas: Técnicas para obtenção de MPPT, detecção e proteção de ilhamento, sincronização e paralelismo com a rede de distribuição de energia elétrica 

Tese submetida à Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira – FEIS/UNESP – como parte dos requisitos exigidos para a obtenção do título de Doutor em Engenharia Elétrica. Orientador Prof. Dr. Carlos Alberto Canesin Ilha Solteira. 2013.

Resumo
 Esta proposta de tese se baseia na necessidade atual e tendência mundial na busca por sistemas cada vez mais eficientes e que se baseiem em fontes de energia alternativas menos poluentes, renováveis e que produzam pouco impacto ambiental. Desta forma, são desenvolvidos sistemas de geração de energia elétrica de pequeno porte baseado em painéis solares fotovoltaicos. Com o intuito de aumentar o rendimento e a densidade de potência dos sistemas, são apresentadas novas estruturas de inversores monofásicos e trifásicos integrados para aplicação como sistemas isolados e/ou conectados à rede de distribuição em corrente alternada (CA), operando como sistemas de geração distribuídos. Os inversores integrados são apresentados com o intuito de substituir os usuais sistemas de conversão de energia a duplo estágio. Incorporado aos inversores integrados são implementados métodos e dispositivos para extração da máxima potência possível dos painéis fotovoltaicos (algoritmo de MPPT), aumentando assim o aproveitamento de energia advinda destes painéis. Além disso, em virtude da necessidade de conexão segura destes sistemas à rede de distribuição de energia elétrica em corrente alternada, são realizadas análises e a implementação de métodos de sincronismo com a rede de CA em baixa tensão; além da análise e síntese de métodos híbridos para detecção e gestão do efeito de ilhamento, a fim de garantir a segurança do sistema. O controle dos conversores e as técnicas de MPPT, gestão e detecção de ilhamento, bem como de sincronismo com a rede em CA são implementadas de forma digital, com o objetivo de propiciar maior flexibilidade na concepção das lógicas de controle adequadas às aplicações propostas. Finalmente, destaca-se que o trabalho trouxe contribuições significativas para a melhoria na implementação dos algoritmos de MPPT P&O e IC, que foram denominados de P&O e IC baseados em PI. Também foram apresentadas as etapas de integração para a obtenção de novas famílias de inversores integrados monofásicos e trifásicos, destacando a inovação das topologias ZETA/Cuk integradas. Ainda, destaca-se que esta é a primeira tese que apresenta os inversores tri-state trifásicos em conexão com a rede de distribuição de energia elétrica. Inversores estes que foram dotados de uma inovação no controle e em sua modulação, que leva ao controle independente entre entrada e saída, facilitando a busca do MPPT e a injeção de potência na rede elétrica. Palavras-Chave: Conversão fotovoltaica. Inversores integrados. MPPT. Ilhamento e sincronismo.

quinta-feira, 20 de maio de 2021

High Frequency GaN Characterization and Design Considerations by Xiucheng Huang-Virginia Polytechnic Institute and State University


 High Frequency GaN Characterization and Design Considerations by Xiucheng Huang Dissertation submitted to the faculty of the Virginia Polytechnic Institute and State University in partial fulfillment of the requirements for the degree of Doctor of Philosophy In Electrical Engineering 

 Fred C. Lee, Chair Qiang Li Dong S. Ha Jaime De La Ree Alfred L. Wicks
 Sep 6th, 2016 Blacksburg, Virginia

 High Frequency GaN Characterization and Design Considerations Xiucheng Huang 

ABSTRACT
The future power conversion system not only must meet the characteristics demanded by the load, but also have to achieve high power density with high efficiency, high ambient temperature, and high reliability. Density and efficiency are two key drivers and metrics for the advancement of power conversion technologies. Generally speaking, a high performance active device is the first force to push power density to meet the requirement of modern systems. Silicon has been a dominant material in power management since the late 1950s. However, due to continuous device optimizations and improvements in the production process, the material properties of silicon have increasingly become the limiting factor. Workarounds like the super junction stretch the limits but usually at substantial cost. The use of gallium nitride devices is gathering momentum, with a number of recent market introductions for a wide range of applications such as point-of-load (POL) converters, off-line switching power supplies, battery chargers and motor drives. GaN devices have a much lower gate charge and lower output capacitance than silicon MOSFETs and, therefore, are capable of operating at a switching frequency 10 times greater. This can significantly impact the power density of power converters, their form factor, and even current design and manufacturing practices. To realize the benefits of GaN devices resulting from significantly higher operating frequencies, a number of issues have to be addressed, such as converter topology, soft-switching technique, high frequency gate driver, high frequency magnetics, packaging, control, and thermal management. This work studies the insight switching characteristics of high-voltage GaN devices including some specific issues related to the cascode GaN. The package impact on the switching performance and device reliability will be illustrated in details. A stack-die package is proposed for cascode GaN devices to minimize the impact of package parasitic inductance on switching transition. Comparison of hard-switching and soft-switching operation is carried based on device model and experiments, which shows the necessity of soft-switching for GaN devices at high frequency. This work also addresses high dv/dt and di/dt related gate drive issues associated with the higher switching speed of GaN devices. Particularly, the conventional driving solution could fail on the high side switch in a half-bridge configuration due to relative large common-mode noise current. Two simple and effective driving methods are proposed to improve noise immunity and maintain high driving speed.

terça-feira, 18 de maio de 2021

A Digital Control System for UPS Systems with Smart Grid Capability Mardani Boroujeni, Fatemeh-UNIVERSIY DE CALGARY-DEGREE OF MASTER OF SCIENCE GRADUATE PROGRAM IN ELECTRICAL ENGINEERING


A Digital Control System for UPS Systems with Smart Grid Capability Mardani Boroujeni, Fatemeh THESIS SUBMITTED TO THE FACULTY OF GRADUATE STUDIES IN PARTIAL
 FULFILLMENT OF THE REQUIREMENTS FOR THE DEGREE OF MASTER OF SCIENCE GRADUATE PROGRAM IN ELECTRICAL ENGINEERING
UNIVERSITY CALGARY, ALBERTA AUGUST, 2019.
 Abstract 
Smart grids have recently become the center of attention for modernizing the grid system. In future smart-grids, energy storage systems are one of the key components, which can complement intermittent renewable energy sources and in turn increase reliability and eciency of the grid system. Modern Uninterruptible Power Supply (UPS) systems can provide storage capacity for future smart grids since they usually include batteries. UPS systems can also provide instant electrical power to sensitive equipment and grid during various events such as brownout, power failures, spikes, voltage surges, EMI/RF noise, and frequency variations. Future UPS systems require to have much better dynamics in order to deal with transients. The control system of UPS systems mainly determines their dynamical performance and transient response. The existing state-of-the-art UPS control systems are based on linear PI controllers for the most part. Thus, current UPS systems usually show a sluggish transient response and they are not suited for future smart grid applications where instant power is required to maintain the system. In this thesis, new UPS systems with improved transient response are proposed. The proposed UPS system utilities a new controller that is able to improve the dynamic performance and allows for various smart grid functionalities. The proposed control system is based on the adaptive control theory, which adaptively changes the controller's parameters based on the UPS operating conditions. Furthermore, the proposed control system isolates the double-frequency ripple from the battery in the normal/charging mode as well as in the backup/discharging mode. Therefore, the new UPS system is well-suited for single-phase systems utilizing lithium-ion battery as storage. Mathematical analysis, simulation, and experimental results are presented to verify the performance of the proposed control system and demonstrate its superior performance.

domingo, 16 de maio de 2021

COMPARTILHAMENTO DE ENERGIA OTIMIZADO APLICADO A UM SISTEMA DELTA-UPS TRIFÁSICO ATUANDO NO MODO DE OPERAÇÃO BACKUP-VINICIUS DE SOUZA Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica da Universidade Tecnológica Federal do Paraná-BRASIL


 SOUZA, Vinicius de. Compartilhamento otimizado de energia aplicável a um sistema delta-ups trifásico operando no modo de operação backup. 2020. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Cornélio Procópio, 2020. 

 RESUMO Este trabalho propõe a implementação de estratégias de compartilhamento da energia processada pelos conversores de potência série e paralelo que compõem uma fonte de energia ininterrupta (do Inglês UPS – Uninterruptible Power Supply) denominada neste trabalho de sistema Delta-UPS trifásico. Assim, por se tratar de um sistema trifásico, com a utilização de chaves estáticas adicionais, operando associadas às estratégias propostas de compartilhamento de energia, as potências ativa e não ativa processadas pelos conversores podem ser otimizadas quando o sistema Delta-UPS atua no modo de operação backup (rede ausente). Normalmente, no modo de operação standby (rede presente) da Delta-UPS convencional, a potência processada pelos conversores série e paralelo são menores que as potências exigidas pela carga, de modo que ambos os conversores operam subutilizados. Por outro lado, no modo de operação backup, o conversor série é sempre inibido, enquanto o conversor paralelo continua alimentando a carga, o que indica que o conversor paralelo deve ser dimensionado para fornecer toda a energia exigida pela carga. Com o emprego de estratégias de compartilhamento da energia propostas neste trabalho, o conversor série não é mais inibido no modo de operação backup e passa a operar em conjunto com o conversor paralelo. Portanto, por meio de algoritmos de compensação de potência, um compartilhamento efetivo da energia processada pelos conversores é realizado, tendo como base a quantidade de energia demandada pela carga. Como resultado, o dimensionamento do conversor paralelo da estrutura pode ser otimizado, uma vez que sua potência aparente nominal não necessita mais ser igual a demandada pela carga. A eficácia das estratégias de compartilhamento de potência propostas é avaliada por meio de resultados em simulações computacionais e experimentações práticas.

RETIFICADOR MONOFÁSICO TRÊS NÍVEIS COM ELEVADO FATOR DE POTÊNCIA MODIFICADO PARA APLICAÇÕES EM UPS COM PONTO NEUTRO COMUM ENTRE A CARGA E AS FONTES CA/CC DISSERTAÇÃO DE MESTRADO LEONARDO GÖBEL FERNANDES-

 


RESUMO 

GÖBEL, Leonardo F. Retificador Monofásico Três Níveis com Elevado Fator de Potência Modificado para  Aplicações em UPS com Ponto Neutro Comum Entre a Carga e as Fontes CA/CC. 2019. 197 f. Dissertação – Programa de Pós-graduação em Sistemas de Energia, Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2019.

A dependência de equipamentos eletrônicos é algo cotidiano, e dentro desse contexto existem sistemas cuja operação é considerada crítica, ou seja, não podem falhar devido à falta de energia da fonte de alimentação. A utilização de sistemas com fonte ininterrupta de energia se mostra como uma solução para evitar as perdas monetárias, ou à saúde humana, derivadas destes problemas. Considerando esse cenário é proposto o desenvolvimento e implementação de um retificador/conversor boost, monofásico, meia onda, três níveis com fator de potência unitário. Além disso, a busca por equipamentos com uma compatibilidade eletromagnética elevada fez com que o desenvolvimento desse projeto tivesse como requisito a implementação de um conversor com um ponto neutro comum entre o banco de baterias, rede elétrica e a carga. A análise teórica das etapas de operação, bem como as equações que definem o comportamento do conversor proposto são apresentadas em conjunto com simulações. Os resultados práticos visaram atenderam os principais parâmetros do projeto: tensão de entrada eficaz de 127 V, tensão do banco de baterias de 180 V, potência de saída de até 2,5 kW; que proporcionaram um rendimento superior a 95% para a potência nominal. A utilização de um controlador digital de sinais, modelo MC56F84763 da Freescale Semiconductor®, foi utilizado para garantir a implementação da estratégia de correção do fator de potência, além de possibilitar transitórios de carga e de troca de fontes com estabilização em um curto intervalo de tempo 
LINK:http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/bitstream/1/4703/1/CT_PPGSE_M_Fernandes%2c_Leonardo_Gobel_2019.pdf

domingo, 9 de maio de 2021

Transformerless Single-Phase Universal Active Filter with UPS Features and Reduced Number of Electronic Power Switches W. R. N. Santos, E. M. Fernandes, E. R. C. da Silva, C. B. Jacobina, A. C. Oliveira and P. M. Santos Federal University of Piauí - UFPI Federal University of Campina Grande - UFCG Federal University of Maranhão - UFMA-BRASIL


Transformerless Single-Phase Universal Active Filter with UPS Features and Reduced Number of Electronic Power Switches W. R. N. Santos, E. M. Fernandes, E. R. C. da Silva, C. B. Jacobina, A. C. Oliveira and P. M. Santos Federal University of Piau´ı - UFPI Federal University of Campina Grande - UFCG Federal University of Maranh˜ao - UFMA-BRASIL

 Abstract- This paper presents an universal active power filter for harmonic and reactive power compensation with UPS (Uninterrupted Power Supplies) features. The configurations does not use transformer in the series part. Transformerless modern UPS systems have been rapidly replacing the old technology due to their performance and size attributes. Reducing the numbers of passive elements and/or switches in active power filters and UPS topologies not only reduces the cost of the whole system but also provides some advantages, such as great compactness, smaller weight, and higher reliability. However, the cost reduction requires the use of more complex control strategies. The model of the proposed system is derived and it is observed that the system can be reconfigurable to operate with four or three-leg depending on the issue. A complete control system, including the PWM (Pulse-Width Modulation) techniques, is developed and a comparison between the proposed filter and the standard one is done, as well. Simulated and experimental results validate the theoretical considerations.

Design of an Highly Efficient AC-DC-AC Three-Phase Converter Using SiC for UPS Applications by Wendell C. Alves ,*,Lenin M. F. Morais and Porfirio C. Cortizo


Design of an Highly Efficient AC-DC-AC Three-Phase Converter Using SiC for UPS Applications by Wendell C. Alves ,*,Lenin M. F. Morais  and Porfirio C. Cortizo ,

Graduate Program in Electrical Engineering, Universidade Federal de Minas Gerais, Av. Antônio Carlos 6627, Belo Horizonte—MG 31270-901, Brazil Department of Electronic Engineering, Universidade Federal de Minas Gerais, Av. Antônio Carlos 6627, Belo Horizonte—MG 31270-901, Brazil

Abstract 

With the constant increase of energy consumption in the world, the efficiency of systems and equipment is becoming more important. Uninterruptible Power Supply (UPS) is an equipment that provides safe and reliable supply for critical load systems, that is, systems where a supply interruption can lead to economical or even human losses. The Double Conversion UPS is the most complete UPS class in terms of load protection, regulation, performance, and reliability, however, it has lower efficiency and higher cost because of its high number of power converters. Silicon Carbide devices are emerging as an opportunity to construct power converters with higher efficiency and higher power density. The main purpose of this work is to design a three-phase AC-DC-AC converter using Silicon Carbide for Double Conversion UPS applications. The aim is to maximize efficiency and minimize volume and mass. The methodologies to size and choose the main hardware components are described in detail. Experimental results obtained with the prototype prove the high efficiency and high power density achievable with Silicon Carbide Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor (MOSFETs).

LINK: https://www.mdpi.com/2079-9292/7/12/425/htm

On the Practical Design of a High Power Density SiC Single- Phase Uninterrupted Power Supply (UPS) System Cai Chen1, Yu Chen, member, IEEE, Yifan Tan, Jianming Fang1, Fang Luo, senior member, IEEE and Yong Kang1


 On the Practical Design of a High Power Density SiC Single- Phase Uninterrupted Power Supply (UPS) System Cai Chen1, Yu Chen, member, IEEE, Yifan Tan, Jianming Fang, Fang Luo, senior member, IEEE and Yong Kang

Abstract- this paper proposes a high power density SiC singlephase system potential for Uninterrupted Power Supply (UPS) applications. To get the high power density, the semiconductors, packaging, circuit topology and thermal design are synthetically considered. To increase the switching frequency and reduce the size of the passive components, the SiC MOSFETs and diodes are chosen; to minimize the parasitic inductances and eliminate the snubbers, the SiC bare dies are packaged as the Half-Bridge (HB) modules; to remove the bulky DC-link capacitors, the Full-Bridge inverter and the Active Power Filter (APF) are designed, and they are structured by using the fabricated SiC HB modules; and finally to dissipate the heat from such a compact enclosure in the cost-efficient way, the heat-sink of the modules and the forced air cool system are well designed, and the thermal 3D-Finite Element Analysis model is built to survey the best cooling configuration. A 2kVA prototype is built and tested, and the power density of the system is up to 58W/in3 and the maximal efficiency is up to 98.3%.
 LINK:

A High-Performance Online Uninterruptible Power Supply (UPS) System Based on Multitask Decomposition Qiongbin Lin, Member, IEEE, Fenghuang Cai, Wu Wang, Sixiong Chen, Zhe Zhang, Senior Member, IEEE, Shi You, Member, IEEE

 

A High-Performance Online Uninterruptible Power Supply (UPS) System Based on Multitask Decomposition Qiongbin Lin, Member, IEEE, Fenghuang Cai, Wu Wang, Sixiong Chen, Zhe Zhang, Senior Member, IEEE, Shi You, Member, IEEE
Abstract—High quality online uninterruptible power supplies (UPS) are widely used in applications e.g. precision medical equipment with critical loads. This paper proposes a low-cost and high performance online UPS system. Firstly, the performance improvement of a bidirectional switch based bridgeless power factor (PFC) converter, which is regulated by a hybrid control strategy with load current feedforward is studied. Secondly, the proposed closed-loop controller integrates improved predictive current control with predictive voltage control and applies to the second-stage neutral-point-clamped (NPC) three-level inverter for low output voltage harmonics. Moreover, a push-pull dc-dc converter interfaces and boosts voltage of a 24V battery bank as the backup energy source. Considering complexity of the UPS system as well as cost reduction, we implement a multi-task decomposition method for control on a monolithic low-cost digital signal processor (DSP) embedded with Control Law Accelerator (CLA). Finally, the experimental results from a 1kVA a prototype can effectively verify validly of the theoretical analysis and design.