Conversores CC-CC e CA-CC não-isolados operando em MCD e com conexão IPOP

Abstract

Esta tese aborda a análise do auto compartilhamento de corrente em conversores CC-CC e CA-CC não isolados com conexão modular paralelamente na entrada e na saída (IPOP), operando em modo de condução descontínuo (MCD). O principal atributo dos sistemas propostos é a capacidade de garantir um auto compartilhamento das correntes em todos os módulos (conversores) que compõem um sistema, sem o uso de malhas de controle da conexão paralelamente mesmo diante de variações paramétricas. A distribuição natural das correntes não ocorre quando os conversores interessados ??operam no modo de condução contínua (MCC), exigindo neste caso a utilização de malhas de controle adicionais. A utilização de conversores com compartilhamento automático em sistemas IPOP simplifica o sistema de controle nas aplicações já que não necessita de malhas exclusivas para a divisão de corrente e, dessa forma, torna uma solução modular atraente para muitas aplicações. Atualmente, a literatura não apresenta estudos de compartilhamento automático para conversores não isolados com conexão IPOP. Desta forma o trabalho preenche essa lacuna e a solução proposta permite utilizar a conexão IPOP para aumentar a potência de sistemas operando em MCD, sem aumentar a complexidade de controle pelo uso de mais módulos em paralelo. A Tese aborda o estudo teórico do mecanismo estático e sonoro do auto compartilhamento das correntes para os seis conversores CC-CC básicos não-isolados e para os retificadores SEPIC, todos operando em MCD. O sistema IPOP com distribuição natural das correntes é verificado por simulação numérica e resultados experimentais são obtidos a partir de três módulos de conversores SEPIC e CUK CC-CC e três módulos de conversores SEPIC CA-CC. Os sistemas CC-CC foram aprimorados para operar com tensão de entrada de 200 V, tensão de saída de 125 V, potência nominal de 1500 W (500 W cada módulo) e frequência de frequência de 30 kHz e rendimento acima de 96%; o sistema CA-CC foi projetado para operar com tensão de entrada de 220 V eficaz, tensão de saída de 125 V, potência nominal de 1500 W (500 W cada módulo) e frequência de frequência de 35 kHz. O rendimento foi superior a 93%, com uma taxa de ocorrência harmônica da corrente de entrada de 2,85% e um fator de potência de 0,999.profundas e oferece um método eficaz para aprimorar suas capacidades de detecção de erros de classificação.

Abstract: This thesis covers the self-sharing analysis of dc-dc and ac-dc non-isolated converters with parallel-parallel configuration (IPOP), operating in discontinuous conduction mode (DCM). The main attribute of the proposed system is its capability to provide self-sharing of the currents on both sides of each individual converter, without parallel configuration control loop, even in the face of parametric variations. The self-sharing does not occur naturally when the addressed converters operate in continuous conduction mode (CCM), when there are parametric differences between them, requiring the use of additional control loops. The use of self-sharing converters simplifies the control system in the applications, since it does not require exclusive loops to current sharing, and this way it makes the solution modular being attractive for many applications. Currently, the literature does not present self-balancing studies of non-isolated converters in MCD with IPOP connection, which is an attractive option for high power systems with no increased current stress on components. This thesis brings the theoretical study of self-sharing of current mechanism to six basic non-isolated converters and to SEPIC rectifier, both in DCM. The self-sharing is verified by numerical simulation and experimental results, which are obtained from three modules of dc-dc SEPIC and CUK converters and from three modules of ac-dc SEPIC converter. The dc-dc systems were designed to operate with 200 V input voltage, 125 V output voltage, 1500 W rated power (500 W each module) and switching frequency of 30 kHz; the ac-dc system was designed to operate with 220 V rms input voltage, 125 V output voltage, 1500 W rated power (500 W each module) and switching frequency of 35 kHz. The peak of efficiency was 93%, and the input current harmonic distortion was 2.95%, leading to a power factor of 0.999.