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Tipo: TCC
Título: Modeling of power converters employing the WCR-4SSC
Autor(es): Oliveira, Samuel Antonio Macedo de
Orientador: Honório, Dalton de Araújo
Palavras-chave em português: Conversores CC-CC;Modelagem por variáveis de estado;Conversor Cuk;WCR-4SSC
Palavras-chave em inglês: State-space averaging;Cuk converter;WCR-4SSC;DC-DC Converters;Modeling
CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA
Data do documento: 2025
Citação: OLIVEIRA, Samuel Antonio Macedo de. Modeling of power converters employing the WCR-4SSC. 2025. 62 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Elétrica) – Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2025.
Resumo: Este trabalho apresenta uma metodologia de modelagem generalizada para a família de conversores CC-CC baseados na Célula de Comutação de Quatro Estados com Ampla Faixa de Conversão (WCR-4SSC) operando em Modo de Condução Contínua (MCC). O núcleo da metodologia baseia-se na técnica de média em espaço de estados (SSA). Uma contribuição chave desta pesquisa é a simplificação dos seis estágios de comutação distintos do conversor em um modelo equivalente de dois estágios. Este modelo simplificado é governado por uma razão cíclica equivalente d que depende da região de operação específica do conversor (R1, R2 ou R3). Um procedimento passo a passo para derivar o modelo médio e sua subsequente linearização é estabelecido e aplicado detalhadamente ao conversor Cuk WCR-4SSC como um exemplo representativo, resultando na derivação de seu conjunto completo de funções de transferência. Para validar a metodologia proposta, o modelo analítico derivado (implementado no MATLAB) é comparado com simulações detalhadas de circuito (PSIM). Os resultados demonstram excelente concordância tanto no domínio da frequência (diagramas de Bode) quanto no domínio do tempo (respostas transitórias). Isso confirma a precisão do modelo em diferentes pontos de operação e valida a metodologia como uma base robusta e generalizada para a análise e o projeto de controle de todos os conversores da família WCR-4SSC.
Abstract: This work presents a generalized modeling methodology for the family of DC-DC converters based on the Four-State Switching Cell with a Wide Conversion Range (WCR-4SSC) operating in Continuous Conduction Mode (CCM). The core of the methodology relies on the state-space averaging (SSA) technique. A key contribution of this research is the simplification of the converter’s six distinct switching stages into an equivalent two-stage model. This simplified model is governed by an equivalent duty cycle (d∗) that is dependent on the converter’s specific operating region (R1, R2, or R3). A step-by-step procedure for deriving the averaged model and its subsequent linearization is established and applied in detail to the WCR-4SSC Cuk converter as a representative example, resulting in the derivation of its complete set of small-signal transfer functions. To validate the proposed methodology, the derived analytical model (implemented in MATLAB) is compared against detailed circuit simulations (PSIM). The results demonstrate excellent agreement in both the frequency domain (Bode plots) and the time domain (transient responses). This confirms the model’s accuracy across different operating points and validates the methodology as a robust and generalized foundation for the analysis and control design of all converters in the WCR-4SSC family.
URI: http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/83766
ORCID do(s) Autor(es): https://orcid.org/0000-0002-8095-7712
Currículo Lattes do(s) Autor(es): http://lattes.cnpq.br/6969844073891914
ORCID do Orientador: https://orcid.org/0000-0003-3687-2794
Currículo Lattes do Orientador: ttp://lattes.cnpq.br/2463345182927912
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
Aparece nas coleções:ENGENHARIA ELÉTRICA - Monografias

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