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.

LINK https://www.mediafire.com/file/tdy5x73vkr6nrvx/A+Digital+Control+System+for+UPS+Systems+with+Smart.pdf/file

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.

LINK: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/5446

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

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.

LINK: https://www.researchgate.net/profile/Patryckson-Santos/publication/283199831_Transformerless_Single-Phase_Universal_Active_Filter_With_UPS_Features_and_Reduced_Number_of_Electronic_Power_Switches/links/5edf89e092851cf1386c5037/Transformerless-Single-Phase-Universal-Active-Filter-With-UPS-Features-and-Reduced-Number-of-Electronic-Power-Switches.pdf

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