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dc.creatorVargas, Tadeu
dc.date.accessioned2019-04-01T13:00:37Z
dc.date.available2019-04-01T13:00:37Z
dc.date.issued2017-09-05
dc.identifier.urihttp://repositorio.ufsm.br/handle/1/16024
dc.description.abstractThis PhD Dissertation proposes a communication and control structure for multiple converters systems, with emphasis on modular structures applied in solid state transformers (SST) with three power stages. The SST under study uses series converters in the highvoltage side, independent isolated dc-dc converters for each module, and parallel converters at the low-voltage side. A review of data communication and synchronization structures in multiple converter systems is developed. The SST control structure is defined to determine the flow of variables between the control loops and the power modules. From this definition and the modular configuration of SST the ways of implementation of signal processors are evaluate, considering the use of a central unit. A communication structure that meets the modularity feature is proposed and its characteristics, functionalities and influence in the control are discussed. In order to meet the control demands, a customized protocol is proposed, operating on a double bus, and its performance is compared to the CAN protocol performance. The proposed protocol is implemented experimentally and its performance characteristics and constraints, imposed by the digital processors, are obtained. The control loops are designed considering the implementation delays. Simulation and experimental results are presented for the independent operation of the converters and in the SST. Finally, stability and controllability are presented and discussed for the isolated DC-DC converter connected to the DC-AC converter. The DAB has good dynamic response to DC voltage control when operate isolated, but connected to the DC-AC converter, it may present loss of controllability. This is due to the constant power behavior at the DC-AC converter input operating in closed loop. Thus, it is proposed a closed-loop model for the voltage perturbation as a function of the constant power step. The power transfer characteristics of the DAB converter are used to determine the minimum voltage required for power transfer. Simulation results for constant power loads are presented and a minimum gain crossing frequency is defined, which guarantees controllability. Experimental results are obtained for validation of voltage sag curve.eng
dc.description.sponsorshipCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPESpor
dc.languageporpor
dc.publisherUniversidade Federal de Santa Mariapor
dc.rightsAttribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International*
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/*
dc.subjectComunicação de dadospor
dc.subjectMúltiplos conversorespor
dc.subjectTransformador de estado sólidopor
dc.subjectData communicationeng
dc.subjectMultiple converterseng
dc.subjectSolid state transformereng
dc.titleSistema de comunicação e controle para múltiplos conversores aplicados em transformador de estado sólidopor
dc.title.alternativeControl and communication system for multiple converter structures applied to solid state transformereng
dc.typeTesepor
dc.description.resumoEsta tese de doutorado propõe uma estrutura de comunicação e controle para sistemas de múltiplos conversores, com ênfase em estruturas modulares aplicados em transformadores de estado sólido (SST) com três estágios de conversão de energia. O SST sob estudo faz uso de associações de conversores em série no estágio de alta tensão, conversores CC-CC isolados independentes para cada módulo e conversores em paralelo no estágio de baixa tensão. Uma revisão de estruturas de comunicação de dados e de sincronização em sistemas de múltiplos conversores é desenvolvida. A estrutura de controle do SST é definida para determinar o fluxo de informações entre as malhas de controle e os módulos de potência. A partir dessa definição e também da configuração modular do SST são avaliadas as formas de implementação dos processadores de sinais, considerando sempre o uso de unidade central. Uma estrutura de comunicação que atende a característica de modularidade é proposta e suas características, funcionalidades e a influência no controle são discutidas. Com objetivo de atender as demandas do controle, um protocolo personalizado é proposto, operando em duplo barramento, e seu desempenho é comparado com o do protocolo CAN. O protocolo proposto é implementado experimentalmente e suas características de desempenho e restrições, impostas pelos processadores digitais, são obtidas. As malhas de controle são projetadas considerando os atrasos de implementação. Resultados de simulação e experimentais são apresentados para os conversores operando isoladamente e no SST. Por fim, é apresentada e discutida a estabilidade e a controlabilidade para o conversor CC-CC isolado conectado ao conversor CC-CA. O conversor DAB apresenta boa resposta dinâmica para o controle da tensão CC quando operando isoladamente, mas conectado ao conversor CC-CA pode apresentar perda de controlabilidade. Isso se deve ao fato do comportamento de potência constante na entrada do conversor CC-CA operando em malha fechada. Assim, é proposto um modelo em malha fechada para a perturbação de tensão em função do degrau de potência constante. As características de transferência de potência do conversor DAB são empregadas para determinar a tensão mínima necessária para transferência de potência. Resultados de simulação para cargas de potência constante são apresentados e uma frequência de cruzamento de ganho mínima é definida, que garante a controlabilidade. Resultados experimentais são obtidos para validação da curva de afundamento de tensão.por
dc.contributor.advisor1Rech, Cassiano
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/9375639768929991por
dc.contributor.referee1Kirsten, André Luís
dc.contributor.referee1Latteshttp://lattes.cnpq.br/3559083413253401por
dc.contributor.referee2Dupont, Fabrício Hoff
dc.contributor.referee2Latteshttp://lattes.cnpq.br/2244266032297061por
dc.contributor.referee3Schaf, Frederico Menine
dc.contributor.referee3Latteshttp://lattes.cnpq.br/2227324756659206por
dc.contributor.referee4Pinheiro, José Renes
dc.contributor.referee4Latteshttp://lattes.cnpq.br/2333794966860226por
dc.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/9643932029883031por
dc.publisher.countryBrasilpor
dc.publisher.departmentEngenharia Elétricapor
dc.publisher.initialsUFSMpor
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Engenharia Elétricapor
dc.subject.cnpqCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICApor
dc.publisher.unidadeCentro de Tecnologiapor


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