dc.creator | Andres, Bernardo | |
dc.date.accessioned | 2023-01-18T15:12:41Z | |
dc.date.available | 2023-01-18T15:12:41Z | |
dc.date.issued | 2022-12-15 | |
dc.identifier.uri | http://repositorio.ufsm.br/handle/1/27620 | |
dc.description.abstract | This Doctoral Thesis makes a detailed study and development of topologies of dc-dc converters
with high voltage gain for photovoltaic microinverters. This requirement is because of low
voltage of photovoltaic module, which has to be suitable for the high voltage of inverter dc bus.
Due to low power of this system, the isolated SEPIC is chosen as standard topology for
synthesis of others converters, because it uses a single semiconductor switch, besides providing
galvanic isolation among photovoltaic module and electrical grid. To solve some problems of
this converter, besides providing a higher static gain, some cells are added to converter and
analyzed. The topologies obtained and defined as most promising and more relevant are
selected to be analyzed with more detailing. The proposed converters are deeply analyzed as to
its operation and equation for operation analysis and definition of voltage and current stress.
All the analyzed converters show a characteristic of resonant operation, which brings the
advantage of soft switching, reducing the switching losses. Besides that, they are capable to
solve some problems of isolated SEPIC, such as the replacement of coupled inductor by the
transformer, besides mitigating voltage spikes on secondary side, and decreasing voltage stress
over some components. Lastly, and not less important, the static gain is significatively
increased, without the excessive addition of components. To validate all the concepts,
assumptions and equations performed, experimental results are presented. These results aim to
verify the compatibility among converters waveforms, besides issues of soft switching, listing
some advantages and disadvantages of each converter, also presenting the efficiency curves and
the loss estimation for each converter. In this way, this work aims to contribute making a
detailed study and developing converters to be used on a photovoltaic microinverter. To affirm
this propose, experimental results are obtained and presented, in order to make a theoreticalexperimental
comparison among topologies of converters, aiming to improve the quality and
trustworthiness of this work. | eng |
dc.description.sponsorship | Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES | por |
dc.language | por | por |
dc.publisher | Universidade Federal de Santa Maria | por |
dc.rights | Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International | * |
dc.rights.uri | http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/ | * |
dc.subject | Célula elevadora de tensão | por |
dc.subject | Conversor CC-CC | por |
dc.subject | Fotovoltaico | por |
dc.subject | Ressonante | por |
dc.subject | SEPIC isolado | por |
dc.subject | DC-DC converter | eng |
dc.subject | Isolated SEPIC | eng |
dc.subject | Photovoltaic | eng |
dc.subject | Resonant | eng |
dc.subject | Step-up voltage cell | eng |
dc.title | Estudo e desenvolvimento de conversores cc-cc com elevado ganho de tensão baseados na topologia do SEPIC isolado | por |
dc.title.alternative | Study and development of dc-dc converters with high voltage gain based on isolated SEPIC topology | eng |
dc.type | Tese | por |
dc.description.resumo | Esta Tese de Doutorado faz um estudo e desenvolvimento de topologias de conversores CCCC
com elevado ganho de tensão para a aplicação de microinversores fotovoltaicos. Nestas
aplicações, é necessário que a baixa tensão de um módulo fotovoltaico seja adequada para a
alta tensão de entrada do inversor. Devido à baixa potência do sistema, o SEPIC isolado foi
adotado como topologia base para a síntese de outros conversores, pois utiliza apenas uma
chave semicondutora, além de garantir a isolação galvânica entre o módulo fotovoltaico e a
rede elétrica. Para solucionar alguns problemas existentes desta topologia e também
proporcionar um maior ganho estático, diversas células são inseridas ao conversor e analisadas.
As topologias obtidas e julgadas como mais promissoras e de maior relevância são selecionadas
para serem abordadas com maior detalhamento. Os conversores propostos são analisados com
aprofundamento quanto ao seu funcionamento e ao equacionamento para análise de operação e
definição dos esforços de tensão e corrente. Todos os conversores analisados apresentam a
característica de possuírem etapas ressonantes em seu funcionamento, o que traz a vantagem de
se ter comutações suaves, reduzindo as perdas de comutação. Além disso, são capazes de
solucionar problemas existentes do SEPIC isolado, tais quais a substituição do indutor acoplado
por um transformador, além da mitigação de spikes no secundário, reduzindo também os
esforços de tensão sobre alguns elementos. Por fim, e não menos importante, o ganho estático
é significativamente elevado, sem o acréscimo excessivo de componentes. Para validar todos
os conceitos, suposições e equacionamentos realizados, os resultados experimentais são
apresentados. Estes resultados visam verificar a compatibilidade entre as formas de onda, além
de questões acerca das comutações suaves, elencando vantagens e desvantagens de cada
topologia, mostrando também as curvas de rendimento e a estimativa de perdas de forma
individual para cada conversor. Neste sentido, este trabalho visa contribuir fazendo o estudo
detalhado e o desenvolvimento de conversores para serem utilizados em um microinversor
fotovoltaico. Para todos os conversores, os resultados apresentados foram obtidos para uma
frequência de comutação de 50 kHz, com tensão de entrada de 37,4 V e tensão de saída de 400
V, com todos apresentando rendimentos acima de 96% para a maior parte da faixa de potência
de saída testada. | por |
dc.contributor.advisor1 | Schuch, Luciano | |
dc.contributor.advisor1Lattes | http://lattes.cnpq.br/6395346342569490 | por |
dc.contributor.advisor-co1 | Roggia, Leandro | |
dc.contributor.referee1 | Andrade, António Manuel Santos Spencer | |
dc.contributor.referee2 | Russi, Jumar Luís | |
dc.contributor.referee3 | Dupont, Fabrício Hoff | |
dc.contributor.referee4 | Gabbi, Thieli Smidt | |
dc.creator.Lattes | http://lattes.cnpq.br/0357064700461085 | por |
dc.publisher.country | Brasil | por |
dc.publisher.department | Engenharia Elétrica | por |
dc.publisher.initials | UFSM | por |
dc.publisher.program | Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica | por |
dc.subject.cnpq | CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA | por |
dc.publisher.unidade | Centro de Tecnologia | por |