Projeto de conversores estáticos fazendo uso de uma metodologia de minimização de volume/perdas/custo

• Main Author: Sartori, Hamiltom Confortin
• Other Authors: Pinheiro, José Renes
• Format: Others
• Language: Portuguese
• Published: Universidade Federal de Santa Maria 2017
• Subjects: Metodologia de projetos; Otimização; Volume; Custo; Rendimento; Design methodology; Optimization; Cost and efficiency; CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA
• Online Access: http://repositorio.ufsm.br/handle/1/3682

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.