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..

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