Avaliação de Conversores Boost-Flyback Empilhados com Dois e Três Enrolamentos e Multiplicador de Tensão

Pablo Henrique Costa da Silva Bernardo Loureiro; António Manuel Santos Spencer Andrade

doi:10.18618/REP.2023.1.0045

Authors

Pablo Henrique Costa da Silva Bernardo Loureiro Universidade Federal de Santa Maria (UFSM), Santa Maria – RS, Brasil
António Manuel Santos Spencer Andrade Universidade Federal de Santa Maria (UFSM), Santa Maria – RS, Brasil

DOI:

https://doi.org/10.18618/REP.2023.1.0045

Keywords:

Alto Ganho de Tensão, Conversores CC-CC, Indutor Acoplado

Abstract

As estruturas de um indutor acoplado com dois e três enrolamentos têm ganhado popularidade nas aplicações de conversores de alto ganho de tensão. Essas células permitem gerar uma infinidade de topologias de conversores. Porém, até o momento, não há uma discussão comparativa entre ambos os modelos. Assim, esse artigo apresenta uma avaliação de conversores CC-CC de alto ganho de tensão baseados na estrutura empilhada da topologia boost com indutor acoplado com dois e três enrolamentos. Para demonstrar as vantagens, desvantagens e limitação de cada técnica, inicialmente, se analisa o princípio de operação dos conversores Boost-Flyback empilhados, com dois e três enrolamentos de indutor acoplado e células multiplicadoras de tensão no conversor com três enrolamentos. Para isso, se considera a mesma relação de transformação do indutor acoplado, N = 3 e diferentes valores de razão cíclica (D) com o mesmo ganho de tensão (M). Posteriormente, verificam-se os ganhos estáticos dos conversores, seus respectivos esforços de tensão (Total Voltage Stress) e corrente (Total Current Stress). Além disso, uma comparação das topologias semelhantes também são apresentadas. A fim de validar as análises teóricas, três protótipos foram construídos em laboratório. Das topologias avaliadas, o melhor resultado de rendimento foi 95%. Por fim, a distribuição das perdas dos componentes foi elaborada com o intuito de demonstrar os benefícios de cada técnica.

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Author Biographies

Pablo Henrique Costa da Silva Bernardo Loureiro, Universidade Federal de Santa Maria (UFSM), Santa Maria – RS, Brasil

nasceu em 25/04/1998 na cidade de Santos, SP, Brasil. Possui graduação em engenharia elétrica na Universidade Federal de Santa Maria campus Cachoeira do Sul (2021). Atualmente é aluno de mestrado na mesma instituição no Programa de PósGraduação em Engenharia Elétrica. Suas áreas de interesse são Conversores CC-CC, Conversores de alto desempenho e sistemas de energias renováveis.

António Manuel Santos Spencer Andrade, Universidade Federal de Santa Maria (UFSM), Santa Maria – RS, Brasil

nasceu em Ribeira Grande, Cabo Verde, em 1989. Possui graduação em Engenharia de Controle e Automação pela Universidade de Caxias do Sul (2012), mestrado e doutorado em Engenharia Elétrica pela Universidade Federal de Santa Maria, nos anos 2015 e 2018, respectivamente. Atualmente é professor do curso de Engenharia Elétrica da Universidade Federal de Santa Maria – Campus Cachoeira do Sul e do Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica (PPGEE). É editor associado da revista International Journal of Circuit Theory and Applications. É membro da SOBRAEP e do IEEE. Seus temas de interesse são: Conversores CC-CC, Conversores de alto desempenho, Conversores de Alto Ganho de Tensão, Conversores Bidirecionais, Técnicas Elevadoras e Abaixadoras de Tensão e sistemas de energias renováveis.

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