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, 24 de dezembro de 2023

Design and characterization of a three-phase current source inverter using 1.7kV SiC power devices for photovoltaic applications Luis Gabriel Alves Rodrigues THÈSE Pour obtenir le grade de DOCTEUR DE LA COMMUNAUTE UNIVERSITE GRENOBLE ALPES Spécialité : Génie Electrique


 








Design and characterization of a three-phase current source inverter using 1.7kV SiC power devices for photovoltaic applications 

Luis Gabriel Alves Rodrigues 

 THÈSE Pour obtenir le grade de DOCTEUR DE LA COMMUNAUTE UNIVERSITE GRENOBLE ALPES Spécialité : Génie Electrique 

 Abstract

 Classically, the energy conversion architecture found in photovoltaic (PV) power plants includes solar arrays delivering a maximum voltage of 1kV followed by a step-up chopper connected to a three-phase Voltage Source Inverter. This multistage conversion system (DC/DC + DC/AC) is then connected to the medium-voltage grid through a low-voltage/medium-voltage transformer. In order to simplify the PV systems, this research work focuses on the study and implementation of a DC/AC topology employing a single power processing stage: the three-phase Current Source Inverter (CSI). To deal with the inconvenient of high conduction losses when implementing this topology, wide-bandgap Silicon Carbide (SiC) semiconductors are used, allowing to efficiently convert energy while keeping a relatively high switching frequency. Nonetheless, since the available power semiconductor modules on the market are not compatible with the CSI, a novel 1.7kV SiC-based voltage bidirectional module is developed in the context of this thesis. Hence, the dynamic characterization of the new SiC device is carried out and serves as the basis for the design of a 60kW CSI prototype. Finally, the inverter efficiency is evaluated at nominal operating conditions, employing both a calorimetric and electrical methods. The obtained results confirm the CSI ability to operate efficiently at high switching frequencies (η>98.5% @60kHz). The originality of this work lies mainly in the design, characterization and implementation of the new 1.7kV full-SiC power module adapted to the CSI topology.

 Keywords: Power electronics, DC/AC converters, Current Source Inverter (CSI), Silicon Carbide (SiC), Photovoltaics, Power module.



terça-feira, 19 de dezembro de 2023

6배압 정류기를 이용한 고전압 전원장치에 관한 연구 (A Study of the High Voltage Power Supply using a Sixfold Voltage-Multiplying Rectifier) 안태영*․길용만** (Tae-Young Ahn․Yongl-Man Gil)----Journal of the Korean Institute of IIIuminating and Electrical Installation Engineers (2015) 29(2):19~26




6배압 정류기를 이용한 고전압 전원장치에 관한 연구 (A Study of the High Voltage Power Supply using a Sixfold Voltage-Multiplying Rectifier) 안태영*․길용만** (Tae-Young Ahn․Yongl-Man Gil)

 Abstract 

This paper presents design, fabrication, and performance evaluation of a high voltage power supply for Carbon Nano Tube-based planar light sources. The proposed power supply employs an LLC resonant half-bridge converter and a sixfold voltage-multiplying rectifier. Steady-state characteristics of the voltage-multiplying rectifier are analyzed and used to derive the input-to-output voltage conversion ratio of the power supply. The input-to-output frequency response characteristics of the LLC tank circuit are analyzed and utilized in designing a proto-type power supply which produces a 15 KV output using a 400 V input source. The high-voltage transformer is fabricated using a sectional bobbin structure with an epoxy impregnation, in order to provide sufficient insulation for high voltage operations. The performance of the proposed power supply is confirmed with stable and reliable operations at the 15 KV output from no load to nominal load conditions. The proposed power supply is well suited as an electric ballast required stable operations of Carbon Nano Tube-based planar light sources.

sexta-feira, 8 de dezembro de 2023

Modeling and Design of Medium-Frequency Transformers for Future Medium-Voltage Power Electronics Interfaces A thesis submitted to attain the degree of DOCTOR OF SCIENCES of ETH ZURICH (Dr. sc. ETH Zurich) presented by THOMAS PAUL HENRI GUILLOD



 Modeling and Design of Medium-Frequency Transformers for Future Medium-Voltage Power Electronics Interfaces A thesis submitted to attain the degree of DOCTOR OF SCIENCES of ETH ZURICH (Dr. sc. ETH Zurich) presented by THOMAS PAUL HENRI GUILLOD MSc ETH born on 09.09.1989 citizen of Bas-Vully, Switzerland accepted on the recommendation of Prof. Dr. Johann W. Kolar, examiner Prof. Dr. Dražen Dujić, co-examiner 2018



Abstract 

Newly available fast-switching Medium-Voltage (MV) Silicon-Carbide (SiC) semiconductors are setting new limits for the design space of MV converters. Unprecedented blocking voltages (up to 15 kV), higher switching frequencies (up to 200 kHz), higher commutation speeds (up to 100 kVμs), and high temperature operation can be reached. These semiconductors feature reduced switching and conduction losses and, therefore, allow for the realization of extremely efficient and compact MV converters. Moreover, the increased blocking voltage allows the usage of simple single-cell topologies for MV converters instead of complex multi-cell systems. Hence, the MV SiC semiconductors are interesting for many applications such as locomotive traction chains, datacenter power supply chains, collecting grids for renewable energies, high power electric vehicle chargers, and more-electric aircraft. Most of these applications require an isolated DC-DC converter for providing voltage scaling and galvanic isolation. However, the increased voltages and frequencies allowed by MV SiC semiconductors create new challenges for the design of Medium-Frequency (MF) transformers, which start to become the bottleneck of isolated DC-DC converters in terms of power density and efficiency. More specifically, the winding losses (due to skin and proximity effects) and the core losses (due to eddy currents and hysteresis) are rapidly increasing and mitigate the advantages (e.g., the reduced volt-second product applied to the magnetic core) obtained with the increased operating frequencies. Moreover, the MV/MF PWM voltages with fast switching transitions are also particularly critical for the insulation of MF transformers and can lead to additional losses, thermal breakdowns, and partial discharge induced breakdowns. Finally, the MF transformers of DC-DC converters should feature reduced losses (efficiencies above 99:5 %) in order to match the performance offered by the MV SiC semiconductors. The main focus of this thesis is, thus, set on the design of highly efficient MV/MF transformers employed in isolated DC-DC converters. First, a theoretical analysis of MF transformers is conducted in order to extract the fundamental performance limitations of such devices. The nature of the optimal designs is examined with analytical models, scaling laws, and numerical optimizations. Afterwards, several points are identified as critical and are studied in more detail. First, the impact of model uncertainties and parameter tolerances on MF transformers is examined with statistical methods in order to highlight the achievable modeling accuracy. Then, a 2.5D numerical field simulation method is presented for assessing the impact of non-idealities on the losses produced vii Abstract by litz wire windings (e.g., twisting scheme and pitch length). Afterwards, the impact of MV/MF PWM voltages with fast switching transitions on the insulation is examined. The electric field pattern is analyzed inside, at the surface, and outside the insulation and shielding methods are proposed. Finally, the dielectric loss mechanisms of dry-type insulation materials under PWM voltages is examined in detail. Different analytical expressions are proposed for extracting the insulation losses and it is found that the dielectric losses can be significant for MV/MF transformers operated with MV SiC semiconductors. Design guidelines are proposed for the selection of appropriate insulation materials for MV/MF applications and silicone elastomer is identified as an interesting choice. All the presented results are verified with measurements conducted on different MF transformer prototypes. The derived models and results are applied to a MV isolated DC-DC converter, which is part of a MV AC (3:8 kV, phase-to-neutral RMS voltage) to LV DC (400 V) Solid-State Transformer (SST) demonstrator. This SST is aimed to supply future datacenters directly from the MV grid. The considered 25 kW DC-DC converter operates between a 7 kV DC bus and a 400 V DC bus. The usage of 10 kV SiC MOSFETs allows for the realization of the converter with a single-cell DC-DC Series-Resonant Converter (SRC). The DC-DC SRC is operated at 48 kHz as a DC Transformer (DCX) and the modulation scheme, which allows for Zero-Voltage Switching (ZVS) of all semiconductors, is examined in detail. The realized MV/MF transformer prototype features a power density of 7:4 kWl (121 kWin3, 4:0 kWkg, and 1:8 kWlb) and achieves a full-load efficiency of 99:65 %. The complete DC-DC converter achieves an efficiency of 99:0 % between 50 % and 100 % load with a power density of 3:8 kWl (62Win3, 2:9 kWkg, and 1:3 kWlb). The results obtained with the constructed DC-DC converter, which are significantly beyond the stateof- the-art, demonstrate that MV/MF transformers can utilize the possibilities offered by the new MV SiC semiconductors. .
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quinta-feira, 7 de dezembro de 2023

Thèse de doctorat en Génie électrique Option: Automatique Présentée par: SAFA AHMED-Etude de la contribution de l’électronique de puissance dans les microréseaux-Ecole Nationale Polytechnique Département Automatique Laboratoire de Commande des Processus


Ecole Nationale Polytechnique Département Automatique Laboratoire de Commande des Processus
Thèse de doctorat en Génie électrique
Option: Automatique
Présentée par:
SAFA AHMED
Magistère en Génie électrique Université de Tiaret.
Composition du Jury :
Président: TADJINE Mohamed Pr ENP
Examinateurs: MAHMOUDI Mohand Oulhadj Pr ENP
BOUCHAFAA Farid Pr USTHB
ALLAOUI Tayeb Pr U. Tiaret
GHEDAMSI Kaci Pr U. Bejaia
Rapporteurs: MESSLEM Youcef Pr U. Tiaret
BERKOUK El Madjid Pr ENP
ENP 2018
Etude de la contribution de l’électronique
de puissance dans les microréseaux

RESUMO 

A configuração clássica das modernas redes elétricas de alta potência oferece um grande número de vantagens em relação às antigas do ponto de vista da flexibilidade. Além disso, grandes unidades de produção tornam-se mais eficientes e operam apenas com um número relativamente pequeno de pessoal. A rede interligada de transmissão de alta tensão permite minimizar a necessidade de reservas de geração, enviá-la a qualquer momento para a instalação de geração de energia mais eficiente e transportá-la a granel por grandes distâncias com perdas elétricas limitadas. A rede de distribuição pode ser projetada para fluxos de energia unidirecionais e dimensionada para suportar apenas cargas do cliente ou bidirecional. No início da década de 2000, a utilização de energias renováveis, especialmente as baseadas na energia solar e eólica, registou um verdadeiro crescimento. Impulsionados pelos objectivos climáticos e pelos benefícios económicos, vários países em todo o mundo aumentaram as suas ambições. Dada a natureza centralizada das redes eléctricas, a integração de fontes de energia distribuídas (Distributed Energy Sources DES) representa um desafio para os operadores de rede. As autoridades de vários países iniciaram a desregulamentação do mercado energético o que resultou na produção descentralizada, é o caso da rede da Califórnia nos EUA, e na Argélia os textos regulatórios foram desenvolvidos, mas a implementação permanece. Diante dessa nova tendência energética, surgiu um novo conceito: a microrrede (Microgrid MG). Um MG é uma agregação de fontes e cargas que aparece para a rede central como uma carga dinâmica. Portanto, uma microrrede é uma rede dentro de uma rede. As motivações que incentivam a MG são: 

 Redução de emissões gasosas (principalmente CO2). 
 Eficiência energética ou uso racional de energia.
  Desregulamentação ou política de concorrência.
 Diversificação das fontes de energia.
 Requisitos de energia nacionais e globais. Outras razões, mas com ênfase adicional em considerações comerciais, tais como:
  Disponibilidade de centrais eléctricas modulares. 
 Facilidade de encontrar locais para pequenos geradores.
  Tempos de construção curtos e custos de investimento reduzidos para pequenas fábricas.
  A geração pode estar localizada mais próxima da carga, o que pode reduzir os custos de transmissão. Para preservar a estabilidade e a qualidade do serviço, as autoridades reguladoras estabeleceram padrões (especificações) para a microrrede para que possam ser conectadas à rede. Estas normas exigem, entre outras coisas, um determinado mínimo para os índices de qualidade da eletricidade (taxa THD, taxa de desequilíbrio, etc.). O objetivo deste trabalho de tese é desenvolver algoritmos de controle para melhorar a qualidade da eletricidade de uma microrrede para que ela cumpra os diferentes códigos regulatórios. E desenvolver um algoritmo que permita a sincronização do inversor que é o órgão central da rede. Esta tese está dividida em cinco capítulos. No primeiro capítulo é apresentado o princípio da geração distribuída, suas vantagens trazidas para a rede de distribuição e suas desvantagens. O conceito de microrrede (Microgrid MG) é então apresentado como a solução para integração ideal e mais controlada de fontes de geração distribuída. Para se conectar à rede, o MG deve estar alinhado ao padrão de conexão, portanto são citados problemas de qualidade de energia. Para melhorar a qualidade da eletricidade de um MG, um conversor estático, muitas vezes um inversor multifuncional (MultiFunctionql Grid Tied Inverter MFGTI), é conectado ao PCC. O estado da arte das técnicas de sincronização de conversores à rede seguido do estado da arte do controle MFGTI concluirá este primeiro capítulo. O segundo capítulo foca no desenvolvimento de uma técnica de sincronização para conversores conectados em rede. Nosso objetivo é desenvolver um algoritmo que seja insensível à qualidade da tensão da rede e leve para implementação em processadores de baixo custo. O terceiro capítulo apresenta a análise e desenvolvimento de um controle MFGTI baseado nos princípios das potências instantâneas. O Estimador de Componente Fundamental Positiva PFCE desenvolvido no Capítulo 2 será usado para extrair diretamente a fundamental da corrente de carga sem mudança de fase ou erro. Um controle de modo deslizante é desenvolvido para controlar a tensão do barramento CC. Consequentemente, o método desenvolvido neste capítulo é denominado PFCE-SMC. O quarto capítulo é dedicado ao desenvolvimento de um controle baseado no método de controle direto do MFGTI. Um controle de modo deslizante é usado para estimar a amplitude da corrente da fonte a partir da configuração da tensão do barramento CC. Para melhorar o controle, uma ação integral é adicionada com um filtro passa-baixa, daí o nome SMC-LPF. ​

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THÈSE Pour obtenir le grade de DOCTEUR DE L’UNIVERSITÉ JEAN MONNET DE SAINT-ÉTIENNE-Par Khamis YOUSSOUF KHAMIS Modélisation des Transformateurs Planaires Intégrés


 

THÈSE Pour obtenir le grade de DOCTEUR DE L’UNIVERSITÉ JEAN MONNET DE SAINT-ÉTIENNE Ecole Doctorale Sciences, Ingénierie, Santé : ED SIS 488 Discipline : Optique Photonique Hyperfréquence Présentée et soutenue publiquement le 26 Mars 2014

 Par Khamis YOUSSOUF KHAMIS

 Modélisation des Transformateurs Planaires Intégrés Directeur de thèse : Jean Jacques ROUSSEAU

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