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Authors
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Abstract(s)
Esta dissertação tem como objetivo o estudo teórico, a simulação numérica e experimental de um conversor DC-DC com base no conceito do gerador de Marx para aplicação numa UPS (Fonte de alimentação ininterrupta) interativa para mitigação do problema da equalização de tensão existente no banco de supercondensadores.
Inicialmente apresenta-se algumas topologias mais utilizadas nos conversores modulares e/ou multiníveis e para cada uma destas topologias são mencionadas as técnicas de controlo usadas assim como as vantagens e limitações.
De modo a desenvolver um modelo de simulação numérica de uma UPS interativa realiza-se o estudo do gerador de Marx bipolar com semicondutores de potência, analisando o modo de funcionamento, as configurações redundantes e as vantagens e desvantagens desta topologia.
Através deste estudo, é implementado o conversor modular do tipo gerador de Marx bipolar com 2 estágios. O conversor é modelado e simulado através da aplicação Matlab/Simulink em monofásico e em trifásico. Contudo para efeitos de apresentação e validação dos resultados obtidos são apresentados os resultados em monofásico.
É também implementado um contador de comutação dos IGBT’s (Transístores bipolares de portas isoladas) que permite avaliar o esforço que os diferentes semicondutores de potência estão sujeitos.
Por fim, são realizados ensaios experimentais com um recetor indutiva e comparado com os resultados de simulação.
The current Master’s thesis aims to provide the theoretical study, numerical and experimental simulation of a power converter for the specific application in an interactive UPS with the purpose of mitigating the voltage leveling problem between supercapacitors. Initially, some of the most typical multi-level converter topologies are introduced and, for each of these, their respective control techniques are studied along with their respective advantages and limitations. In order to develop a numerical simulation model of an interactive UPS, a Marx bipolar generator employing power semiconductors was studied, analyzing its operating principles, redundant configurations, control techniques, advantages and disadvantages. Through this study, a two-stage Marx bipolar generator is implemented and simulated using Matlab/Simulink in a single-phase and three-phase configuration. However, for presenting and data validation purposes, the single-phase results are shown. An IGBT switching counter is also implemented, which determines which power converters are most frequently switched. Lastly, an implementation of the converter with an inductive load is simulated, confronting the results with data gathered through experimental means.
The current Master’s thesis aims to provide the theoretical study, numerical and experimental simulation of a power converter for the specific application in an interactive UPS with the purpose of mitigating the voltage leveling problem between supercapacitors. Initially, some of the most typical multi-level converter topologies are introduced and, for each of these, their respective control techniques are studied along with their respective advantages and limitations. In order to develop a numerical simulation model of an interactive UPS, a Marx bipolar generator employing power semiconductors was studied, analyzing its operating principles, redundant configurations, control techniques, advantages and disadvantages. Through this study, a two-stage Marx bipolar generator is implemented and simulated using Matlab/Simulink in a single-phase and three-phase configuration. However, for presenting and data validation purposes, the single-phase results are shown. An IGBT switching counter is also implemented, which determines which power converters are most frequently switched. Lastly, an implementation of the converter with an inductive load is simulated, confronting the results with data gathered through experimental means.
Description
Trabalho final de mestrado para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Eletrotécnica – Ramo de Energia
Keywords
Conversor modular multinível Multi-level modular converter Equalização de tensão entre supercondensadores Supercapacitor voltage levelling Gerador de Marx Marx generator UPS interativa Interactive UPS
Citation
PESTANA, Celso Rafael Almada - Conversor modular do tipo gerador de Marx bipolar para aplicação numa UPS interativa. Lisboa: Instituto Superior de Engenharia de Lisboa, 2019. Dissertação de mestrado.
Publisher
Instituto Superior de Engenharia de Lisboa