| Summary: | Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico === This thesis presents a new optimization design methodology for power electronics
converters with volume, cost and efficiency objectives. The optimization methodology,
achieved by mathematical interactions, is based on the concept of the converter integrated
design. In other words, the main physical converter components are designed simultaneously
in the function of a common variable. The integrated design provides for the reduction of cost
and time of the system design and also gives complete and matched solutions with the
objective of the proposed optimization. The proposed methodology is illustrated with the help
of a case study of a Boost Power Factor Correction converter (PFC) including an input EMI
filter. In this case study, three different magnetic materials are used in both inductors designs
(Boost and EMI filter), different semiconductors technologies and heat sink profile are also
analyzed, aiming to demonstrate how technology affects the volume, cost and efficiency of
the converter. Furthermore, switching auxiliary circuits (snubber and ZVT) are designed and its
volume, cost and efficiency results are compared to the converter with hard switching. To
confirm the models and theoretical analysis that was carried out, the experimental mechanical,
electrical and thermal measurements are presented. === Esta tese apresenta uma nova metodologia de projetos para conversores eletrônicos de
potência, com otimização de volume, custo e rendimento. A metodologia de otimização,
desenvolvida através de interações matemáticas, é baseada no conceito de projeto integrado do
conversor, em outras palavras, os principais componentes do sistema são projetados
simultaneamente em função de uma variável comum. O projeto integrado disponibiliza redução
de tempo e custo do projeto fornecendo uma solução completa de acordo com o objetivo de
otimização. A metodologia proposta é ilustrada com a ajuda do estudo de caso do conversor Boost
com correção do fator de potência (do inglês power factor corrector - PFC), com a inclusão de
um filtro de EMI. Para este estudo de caso, três diferentes tecnologias de materiais magnéticos são
utilizadas nos projetos do indutor Boost e dos indutores de filtro, diferentes tecnologias de
semicondutores e perfis de dissipadores também são analisadas, objetivando avaliar o impacto de
cada diferente tecnologia no volume, custo e rendimento do conversor. Além disso, circuitos de
auxílio à comutação (snubber e ZVT) são projetados e os resultados de seu volume, custo e
rendimento comparados aos do conversor com comutação forçada. Para validar os modelos
adotados e as analises teóricas, medidas elétricas, térmicas e mecânicas são obtidas
experimentalmente.
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