Projeto de um transformador de potência de média frequência (kHz) Pedro Filipe Francisco Reis
quarta-feira, 25 de outubro de 2023
Projeto de um transformador de potência de média frequência (kHz)- Pedro Filipe Francisco Reis-Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Eletrotécnica e de Computadores
Projeto de um transformador de potência de média frequência (kHz) Pedro Filipe Francisco Reis
Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em
Engenharia Eletrotécnica e de Computadores
Resumo
Neste trabalho são apresentadas as equações necessárias para realizar o projeto de um
transformador. São elaboradas considerações acerca da escolha do material do núcleo e dos
enrolamentos de forma a minimizar os problemas introduzidos pelo caracter de média frequência do
transformador. São calculados os parâmetros do transformador que se pretende construir tendo em
conta as especificações iniciais. É apresentado o modelo do transformador e os seus parâmetros são
estimados a partir de equações teóricas. Os parâmetros são estimados também recorrendo a um
analisador de redes e ensaiando o transformador (ensaios em circuito aberto, curto circuito e carga).
Um mapa de rendimento do transformador é apresentado. É elaborada uma simulação de simulink do
transformador, usando os parâmetros estimados nos ensaios, de forma a validar os resultados
obtidos.
Abstract
In this paper are described the equations needed to design a transformer. Some
considerations about the choice of the core and windings materials are made, due to the medium
frequency character of the transformer and are presented solutions to the problems. The parameters
of the prototype to build are calculated and the prototype is mounted. The model of the transformer is
presented and its parameters are estimated theoretically, with an impedance meter and testing the
transformer in open circuit, short circuit and load condition. An efficiency map of the transformer is
made. A Simulink simulation of the transformer, using the parameters obtained in the tests, is made to
validate the results obtained before.
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PROGRAMA COMPUTACIONAL PARA PROJETO DE TRANSFORMADORES UTILIZADOS EM FONTES DE ALIMENTAÇÃO CHAVEADAS-CLÁUDIO LUÍS EBERT-UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA CATARINA-BRASIL
PROGRAMA COMPUTACIONAL PARA PROJETO DE TRANSFORMADORES UTILIZADOS EM FONTES DE ALIMENTAÇÃO CHAVEADAS
DISSERTAÇÃO SUBMETIDA À UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA CATARINA PARA OBTENÇÃO DO GRAU DE MESTRE EM
ENGENHARIA ELETRICA.
CLÁUDIO LUÍS EBERT
FLORIANÓPOLIS, AGOSTO DE 1997.
RESUMO
Este trabalho apresenta uma metodologia de projeto de transformadores
para uso em freqüência elevada, utilizados em fontes de alimentação chaveadas. A
partir de estudos analíticos sobre os principais parâmetros envolvidos no projeto, a
metodologia definida é implementada através do desenvolvimento de um programa
computacional.
A implementação de tal programa é feita tomando como suporte básico o
software Borland Delphi, que combina uma interface gráfica, um compilador Pascal e
um banco de dados.
Dentre os objetivos deste trabalho destaca-se a otimização conjugada à
facilidade no projeto do transformador, além da precisão e da possibilidade de se
considerar parâmetros que normalmente são desprezados, muito embora importantes.
O programa implementado é composto por telas de projeto, telas para
seleção de materiais, um algoritmo matemático e bancos de dados. Dentre os bancos
de dados destacam-se o dos materiais ferrimagnéticos (ferrites) de alguns fabricantes,
e o dos núcleos, onde tem-se todas as características necessárias do mesmo. Desta
forma o usuário dispõe rapidamente de informações decisivas no projeto e que, dada a
estrutura do programa, podem ser completadas e atualizadas.
Para a verificação dos projetos feitos via programa computacional,
montou-se um inversor ponte completa, onde o transformador tem uma onda quadrada
simétrica em seu enrolamento primário.
A partir dos resultados obtidos experimentalmente comprova-se a eficácia
do programa, a facilidade no projeto do transformador, bem como um funcionamento
adequado do mesmo, validando desta forma a metodologia de projeto adotada.
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domingo, 22 de outubro de 2023
단상 반도체 변압기의 출력 전력 전향 보상을 통한 과도 응답 개선 = A Transient Response Improvement by Output Power Feedforward Compensation for Single-Phase Solid-State Transformer--Bang Jaehyeon Department of Electrical Engineering Graduate School of Konkuk University-
ABSTRACT
A Transient Response Improvement by Output
Power Feedforward Compensation for Single-
Phase Solid-State Transformer
Bang Jaehyeon
Department of Electrical Engineering
Graduate School of Konkuk University
This paper proposes a output power feedforward compensation method for
Dual Active Bridge(DAB) converter based 2-stage single-phase solid-state
transformer. Solid-State Transformer(SST) is a bidirectional power
converter which is capable of electrical isolation between input and output
stage. SST enables the connection of DC power sources such as PV panels,
Fuel Cells, and ESS much easier compared with conventional transformers by
forming DC bus.
Each stage of SST composes of AC-DC converter and isolated DCDC
converter. Especially, DAB converter, which has advantages of
galvanic isolation with high frequency(HF) transformer, facility of
bidirectional operation, and ease of realizing soft switching, is regarded
as one of the most fundamental elements in SST. In contrast to
conventional PWM converters, DAB converter controls output power by
adjusting the phase shift between output voltage of two H-bridges.
70
For designing output voltage feedback controller, small signal model
of DAB converter derived from output power equation with phase
reference
DAB d is applied. Also, bandwidth limitation caused by 120Hz
power ripple in DC-link voltage controller, which induces unequal input
and output voltage ratio compared with turns ratio of HF transformer, is
described. For eliminating this voltage decoupling with current peak
rising of leakage inductor, output power-based feedforward
compensation method for DC-link voltage controller is proposed.
Furthermore, the effectiveness of feedforward term is identified by
confirming the reduction in output impedance of converter based on
small signal model. In comparison of experimental results, proposed
method verified the improvement in transient DC-link voltage decrease
by 24.8% and leakage inductor current peak increase by 27.7% during
load step input. It also yielded improvement in DC-link voltage increase
by 23% while unload transient.
Keyword : Solid-State Transformer(SST), Dual Active Bridge(DAB) converter
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domingo, 15 de outubro de 2023
배터리 에너지 저장 시스템에 사용되는 전력 변환 시스템의 디지털 제어 Digital Control of Power Conversion System Used in Battery Energy Storage System-Wan, Kim Department of Marine Electronic, Communication and Computer Engineering, Graduate School, Mokpo National Maritime University
Digital Control of Power Conversion System Used in Battery Energy Storage System
BY Wan, Kim
Department of Marine Electronic, Communication and Computer
Engineering,
Graduate School, Mokpo National Maritime University
(Supervised by Professor : Kwang-Woon, Lee)
ABSTRACT
quarta-feira, 11 de outubro de 2023
A comprehensive design approach for a three-winding planar transformer Shenli Zou1 Chanaka Singhabahu2 Jianfei Chen2 Alireza Khaligh2
A comprehensive design approach for a three-winding planar transformer
Shenli Zou1 Chanaka Singhabahu2 Jianfei Chen2 Alireza Khaligh2
1Electric Power Conversion, Rivian Automotive,
Inc, USA
2Maryland Power Electronics Laboratory (MPEL),
Department of Electrical and Computer
Engineering, Institute for Systems Research,
University of Maryland, College Park, Maryland,
USA
Abstract
In this paper, a new three-winding planar transformer design with the integrated leakage inductor is proposed for a triple-active-bridge converter. It enables two output voltage levels: a high voltage (HV) output port and a low voltage (LV) output port. The primary and secondary windings are split unevenly in both side legs while the tertiary winding is connected in parallel. The unique winding configuration enables: (i) enhanced efficiency with low volume; and (ii) suppressed parasitic capacitances. Detailed transformer reluctance and loss models are developed in the design process. The core geometry is optimized using a reluctance-model-based mathematical computation. Moreover, comprehensive high-fidelity simulations are conducted to analyse the trade-offs among parasitic capacitances, losses, and inductances. The customized core and the non-overlapping winding boards are assembled, characterized, and tested under various power flow conditions.
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