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dc.contributor.advisorEl Kattel, Menaouar Berrehil-
dc.contributor.authorSantiago, Reuber Saraiva de-
dc.date.accessioned2026-07-16T18:49:22Z-
dc.date.available2026-07-16T18:49:22Z-
dc.date.issued2026-
dc.identifier.citationSANTIAGO, Reuber Saraiva de. Conversores CC-CC sepic-zeta multi-braços, com modução PWM intercalada, aplicados à mobilidade elétrica e eletrolisadores de hidrogênio verde. 2026. 305 f. Tese (Doutorado em Engenharia Elétrica) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2026.pt_BR
dc.identifier.urihttp://repositorio.ufc.br/handle/riufc/87157-
dc.description.abstractThis thesis presents two DC-DC converter topologies. The first converter is denoted as a highefficiency, multi-device interleaved bidirectional SEPIC–ZETA DC-DC converter, intended for electric mobility applications. This converter offers several key advantages, including reduced current and voltage ripple on both the input and output sides, achieved through a ripple Frequency at the terminals that is six times higher than the switching frequency. Additionally, the required volume of magnetic components and capacitors is significantly reduced, since the inductor current ripple occurs at twice the switching frequency, resulting in lower power losses, reduced stress on power devices, and higher efficiency. The use of a multi-device structure enables more efficient optimization of inductor volume and provides greater fault redundancy. To validate the proposed topology, a 5 kW laboratory prototype was developed and tested over a wide range of load conditions, with port voltages of 220 V (V1) and 450 V (V2). The experimental results confirmed the high performance of the converter, achieving a maximum efficiency of 98.6% at rated power. The second converter is denoted as a Multi-Arm interleaved ZETA DC-DC converter with parallel switch modulation, intended for electrolyzers powered by renewable energy sources. The proposed converter exhibits low current and voltage ripple, reduced power losses, and decreased magnetic volume. The use of parallel switches, combined with the interleaved PWM technique, simplifies the design and enhances performance without requiring the inductors to scale proportionally with the number of arms. Among the main benefits, the current and voltage ripple frequencies at the electrolyzer are six times higher than the switching frequency, while the output capacitor current ripple frequency is also six times higher than the switching frequency. Furthermore, the ripple frequencies of the inductor current and the coupling capacitor current are twice the switching frequency, allowing for a significant reduction in the volume and mass of passive components, thereby increasing power density. A 6 kW proof-of-concept prototype was experimentally tested with a 480 V DC bus voltage and a 250 V electrolyzer voltage, demonstrating a maximum efficiency of 98.16%, as confirmed by experimental results. In addition, this thesis presents the steady-state operating principles under continuous conduction mode, design guidelines for parameter selection, comprehensive mathematical derivations, and a comparative analysis with existing DC-DC converters.pt_BR
dc.language.isopt_BRpt_BR
dc.rightsAcesso Abertopt_BR
dc.titleConversores CC-CC sepic-zeta multi-braços, com modução PWM intercalada, aplicados à mobilidade elétrica e eletrolisadores de hidrogênio verdept_BR
dc.typeTesept_BR
dc.contributor.co-advisorAntunes, Fernando Luiz Marcelo-
dc.description.abstract-ptbrEsta tese apresenta duas topologias de conversores CC-CC. O primeiro conversor e denominado conversor CC-CC SEPIC-ZETA intercalado bidirecional Multi-Bracos com Modulação de Interruptores em Paralelo, destinado a aplicações em mobilidade elétrica. Este conversor oferece vantagens relevantes, incluindo a redução da ondulação de corrente e tensão tanto no lado de entrada quanto no de saída, alcançada por meio de uma frequência de ondulação nos terminais seis vezes maior que a frequência de comutação. Adicionalmente, o volume necessário de componentes magnéticos e capacitores e significativamente reduzido, já que a ondulação de corrente no indutor ocorre a uma frequência duas vezes maior que a frequência de comutação, proporcionando menores perdas de potência, redução do estresse nos dispositivos de potência e maior rendimento. A utilização de uma estrutura com múltiplos dispositivos permite uma otimização mais eficiente do volume dos indutores e fornece maior redundância a falhas. Para validar a topologia proposta, foi desenvolvido um protótipo laboratorial de 5 kW, o qual foi testado sob uma ampla faixa de condições de carga, com tensões nas portas de 220 V (V1) e 450 V (V2). Os resultados experimentais confirmaram o alto desempenho do conversor, alcançando um rendimento máximo de 98,6% na potência nominal. O segundo conversor e denominado Conversor CC-CC ZETA Intercalado Multi-Bracos com Modulação de Interruptores em Paralelo, destinado a eletrolisadores alimentados por fontes renováveis. O conversor proposto apresenta baixa ondulação de corrente e tensão, menores perdas de potência e volume magnético reduzido. O uso de interruptores em paralelo, combinado com a técnica de PWM intercalada, simplifica o projeto e aprimora o desempenho sem exigir que os indutores sejam proporcionais ao número de braços. Entre os principais benefícios, destacam-se frequências de ondulação de corrente e tensão no eletrolisador seis vezes superiores a frequência de comutação, assim como frequências de ondulação da corrente no capacitor de saída também seis vezes maior que a frequência de comutação. Além disso, as frequências de ondulação das correntes no indutor e no capacitor de acoplamento são o dobro da frequência de comutação, permitindo uma redução significativa no volume e na massa dos componentes passivos, aumentando a densidade de potência. Um protótipo de prova de conceito de 6 kW foi testado experimentalmente com uma tensão de barramento CC de 480V e tensão do eletrolisador de 250V, demonstrando uma eficiencia máxima de 98,16%, comprovada por resultados experimentais. Nesta tese são apresentados os princípios de operação em regime permanente no modo de condução continua, diretrizes de projeto para seleção de parâmetros, derivações matemáticas abrangentes e uma analise comparativa com conversores CC-CC existentes.pt_BR
dc.subject.ptbrHidrogênio verde - Produçãopt_BR
dc.subject.ptbrEletrônica de potênciapt_BR
dc.subject.ptbrConversor CC-CC bidirecionalpt_BR
dc.subject.ptbrConversor SEPICpt_BR
dc.subject.ptbrConversor ZETApt_BR
dc.subject.ptbrCarregadores veicularespt_BR
dc.subject.ptbrGeração distribuida de energia elétricapt_BR
dc.subject.ptbrEletrólisept_BR
dc.subject.enGreen hydrogen productionpt_BR
dc.subject.enPower electronicspt_BR
dc.subject.enBidirectional DC-DC converterpt_BR
dc.subject.enSEPIC Converterpt_BR
dc.subject.enZETA Converterpt_BR
dc.subject.enVehicle chargerspt_BR
dc.subject.enDistributed generation of electric powerpt_BR
dc.subject.enElectrolysispt_BR
dc.subject.cnpqCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICApt_BR
dc.description.ptbrEste documento está disponível online com base na Portaria no 348, de 08 de dezembro de 2022, disponível em: https://biblioteca.ufc.br/wp-content/uploads/2022/12/portaria348-2022.pdf, que autoriza a digitalização e a disponibilização no Repositório Institucional (RI) da coleção retrospectiva de TCC, dissertações e teses da UFC, sem o termo de anuência prévia dos autores. Em caso de trabalhos com pedidos de patente e/ou de embargo, cabe, exclusivamente, ao autor(a) solicitar a restrição de acesso ou retirada de seu trabalho do RI, mediante apresentação de documento comprobatório à Direção do Sistema de Bibliotecas.pt_BR
local.author.orcidhttps://orcid.org/0000-0001-6817-4507pt_BR
local.author.latteshttp://lattes.cnpq.br/7493828386052575pt_BR
local.advisor.orcidhttps://orcid.org/0000-0002-2133-9391pt_BR
local.advisor.latteshttp://lattes.cnpq.br/8783500978890495pt_BR
local.co-advisor.orcidhttps://orcid.org/0000-0002-0564-4564pt_BR
local.co-advisor.latteshttp://lattes.cnpq.br/3429770707790925pt_BR
local.date.available2026-07-16-
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