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dc.creatorBolsi, Pedro Cerutti
dc.date.accessioned2024-05-15T10:37:03Z
dc.date.available2024-05-15T10:37:03Z
dc.date.issued2024-02-20
dc.identifier.urihttp://repositorio.ufsm.br/handle/1/31906
dc.description.abstractIn this work are developed design methodologies for LCL and LC filters, considering their impact on the entire system. The proposed methodology seeks, through a parametric sweep, to obtain the optimal design points for the efficiency, volume, and lifetime of the capacitors of the circuit. To this end, the methodology has two stages. The first consists of carrying out the parametric design of the filters, in which a scan of design inputs is carried out, delimited by the normative and operating restrictions of the converter. Using the proposed strategy, different combinations of L-C-L and L-C that meet the normative restrictions are raised. The second stage consists of designing the filter components, determining their construction using different technologies. Since the parametric sweep of the filter design inputs influences the rest of the system through changes in the harmonic content (current ripple), the losses and lifetime of the DC bus capacitors are determined, the losses in the semiconductors of the converters under analysis are estimated, and the design of the heat sinks is made. Finally, results are analyzed for filter designs that result in the lowest system volume, highest efficiency, and/or longest capacitor lifetime. The design procedures for each part of the power system are presented, as well as the models used in the design of the inductors, and in the estimation of losses, temperature and lifetime. With the proposed methodology, a case study of a 10 kVA three-phase four-wire uninterruptible power supply is developed, analyzing the possibility of constructing the inductors with three diferent magnetic material technologies (non grain oriented silicon steel, IP6 ferrite, Kool Mμ), with different geometries (EE and Toroid), and considering two capacitor technologies for the system. The results demonstrate how, using the proposed design methodology, the characteristics of each technology influence the final result, making it possible to determine the best design point for the LCL and LC filters.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.subjectProjeto de filtrospor
dc.subjectFiltro LCLpor
dc.subjectFiltro LCpor
dc.subjectPerdaspor
dc.subjectRendimentopor
dc.subjectTempo de vidapor
dc.subjectVolumepor
dc.subjectDensidade de potênciapor
dc.subjectProjeto otimizadopor
dc.subjectProjeto de indutorespor
dc.subjectProjeto de capacitorespor
dc.subjectUPSpor
dc.subjectFilter designeng
dc.subjectLCL filtereng
dc.subjectLC filtereng
dc.subjectLosseseng
dc.subjectEfficiencyeng
dc.subjectLifetimeeng
dc.subjectPower densityeng
dc.subjectOptimized designeng
dc.subjectInductor designeng
dc.subjectCapacitor designeng
dc.titleMetodologia de projeto otimizado de filtros de entrada e saída de fontes ininterruptas de energia: volume, perdas e tempo de vidapor
dc.title.alternativeOptimized design methodology for input and output filter of uninterruptible power supplies: volume, losses and lifetimeeng
dc.typeTesepor
dc.description.resumoNeste trabalho são desenvolvidas metodologias de projeto de filtros LCL e LC, considerando o seu impacto em todo o sistema. A metodologia proposta busca, através de uma varredura paramétrica, a obtenção dos pontos ótimos de projeto para o rendimento, o volume, e o tempo de vida dos capacitores do circuito. Para este fim, a metodologia possui dois estágios. O primeiro consiste na realização do projeto paramétrico dos filtros, no qual é feita uma varredura de entradas de projeto, delimitada pelas restrições normativas e de operação do conversor. Utilizando a estratégia proposta, diferentes combinações de valores de L-C-L e L-C que atendem às restrições normativas são levantadas. O segundo estágio consiste na realização do projeto dos componentes dos filtros, determinando a sua construção a partir de diferentes tecnologias. Uma vez que a varredura paramétrica das entradas de projeto dos filtros influencia o restante do sistema através de alterações no conteúdo harmônico (ondulação de corrente), são determinadas as perdas e o tempo de vida dos capacitores do barramento CC, as perdas nos semicondutores dos conversores em análise, e o projeto dos dissipadores de calor. Por fim, resultados são analisados para os projetos de filtros que resultem no menor volume do sistema, melhor rendimento, e/ou maior tempo de vida dos capacitores. São apresentados os procedimentos de projeto de cada parte do sistema de potência, bem como os modelos utilizados no projeto dos indutores, e nas estimativas de perdas, temperatura e tempo de vida. Com a metodologia proposta, é desenvolvido um estudo de caso de uma fonte ininterrupta de energia trifásica a quatro fios de 10 kVA, analisando a possibilidade de construção dos indutores com três tecnologias diferentes de materiais magnéticos (aço-silício de grão não-orientado, ferrite IP6, Kool Mμ), de diferentes geometrias (EE e toroidal), e considerando duas tecnologias de capacitores para o sistema. Os resultados demonstram como, utilizando a metodologia de projeto proposta, as características de cada tecnologia influenciam no resultado final, possibilitando a determinação do melhor ponto de projeto para os filtros LCL e LC.por
dc.contributor.advisor1Pinheiro, José Renes
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/2333794966860226por
dc.contributor.advisor-co1Lenz, João Manoel
dc.contributor.referee1Sartori, Hamiltom Confortin
dc.contributor.referee2Lima, Antonio Cezar de Castro
dc.contributor.referee3Pinheiro, Humberto
dc.contributor.referee4Dupont, Fabricio Hoff
dc.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/0324597211954149por
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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