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http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/64249| Type: | Tese |
| Title: | Conversor CC-CC trifásico isolado bidirecional LLC ressonante utilizando uma técnica de controle por deslocamento de fase e modulação em frequência |
| Authors: | Santos, Kristian Pessoa dos |
| Advisor: | Praça, Paulo Peixoto |
| Co-advisor: | Oliveira Filho, Hermínio Miguel de |
| Keywords: | Conversor ressonante LLC;Modulação PFM;Gyrator;Conversores bidirecionais;Conversores CC-CC trifásicos |
| Issue Date: | 2020 |
| Citation: | SANTOS, Kristian Pessoa dos. Conversor CC-CC trifásico isolado bidirecional LLC ressonante utilizando uma técnica de controle por deslocamento de fase e modulação em frequência. 2020. 169f. Tese (Doutorado em Engenharia Elétrica) – Universidade Federal do Ceará, Centro de Tecnologia, Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Fortaleza, 2020. |
| Abstract in Brazilian Portuguese: | Este trabalho apresenta um estudo teórico e implementação de uma nova proposta de um conversor CC-CC trifásico isolado bidirecional LLC ressonante utilizando uma técnica de controle por deslocamento de fase e modulação em frequência. Para análise matemática do conversor, um modelo monofásico foi utilizado considerando-se apenas as componentes fundamentais. Além disso, todas as chaves, diodos, indutores, capacitores e transformadores foram considerados ideais. O circuito ressonante do conversor tem a vantagem de aproveitar as indutâncias de dispersão do transformador de alta frequência e as suas indutâncias magnetizantes para compor o circuito ressonante que melhora significativamente sua densidade de potência. O estudo do comportamento dinâmico do conversor, considerando que as chaves semicondutoras sempre estejam com ciclo de trabalho em 50%, é desenvolvido para proporcionar ao conversor operar sempre com comutação ZVS, onde várias situações de variação da frequência de chaveamento e mudanças de carga foram analisadas. Desse modo, uma das contribuições desse trabalho é que somado ao paralelismo de fases já presente na estrutura, obtenha-se alto rendimento para toda faixa de potência com controle da frequência de operação mantendo-a sempre dentro da zona de comutação suave. A comutação ZVS permite que os efeitos causados por EMI sejam reduzidos. O modelo dinâmico do conversor é obtido através da teoria do gyrator, em que o circuito pode ser modelado como uma fonte de corrente controlada por frequência para controlar a tensão de saída do conversor. O sentido do fluxo de potência do conversor é determinado pela estimação de um ângulo phase-shift ideal para cada ponto de frequência de chaveamento para obter a potência de saída do conversor. Um exemplo de projeto de 1,5 kW foi calculado e desenvolvido com tensão de saída igual a 380 V. Os resultados experimentais são apresentados e discutido para validar o conversor proposto. Obteve-se comutação suave para uma ampla faixa de carga e rendimento máximo de 95%, aproximadamente. Pode ser utilizado para a integração entre o sistema de baterias e o barramento CC de alta tensão de veículos híbridos e elétricos. |
| Abstract: | This work presents a theoretical study and design of an novel proposed of an isolated threephase DC-DC bidirectional LLC resonant converter using a technique of phase shift control and frequency modulation. For the mathematical analysis of the converter, a single-phase model was used considering only the fundamental components. In addition, all switches, diodes, inductors, capacitors and transformers were considered ideal. The converter resonant circuit has the advantage to take the dispersion inductances of high frequency transformer and its magnetizing inductance to compose the resonant circuit that significantly improves its power density. The study of the dynamic behavior of the converter considering that the semiconductor switches are always with 50% duty cycle is developed so that for the converter to always operate with ZVS switching, several switching frequency variation and load changes are analyzed. Thus, one of the contributions of this work is that in addition to the phase parallelism already present in the structure, high efficiency can be obtained for each power range with frequency control, always keeping it within the smooth switching zone. ZVS switching allows the effects caused by EMI to be reduced. The dynamic converter model is obtained through the gyrator theory, where the circuit can be modeled as a frequency-controlled current source to control the output voltage of the converter. In addition, the direction of the converter's power flow is determined by the estimation of an ideal phase-shift angle for each switching frequency point to obtain the output power of the converter. An example project of 1,5 kW is calculated and developed with output voltage equal to 380V. Experimental results are presented and discussed to validate the proposed converter. Smooth switching over a wide load range and maximum efficiency of approximately 95% was achieved. It can be used for the integration between the battery system and the high voltage DC bus of hybrid and electric vehicles. |
| URI: | http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/64249 |
| Appears in Collections: | DEEL - Teses defendidas na UFC |
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