Ups de Dupla Conversão não Isolada usando Snubber Regenerativo

Authors

  • Marcos R. Reinert Universidade do Estado de Santa Catarina – UDESC, Joinville, SC, Brasil
  • Jonathan D. Sperb Universidade do Estado de Santa Catarina – UDESC, Joinville, SC, Brasil
  • Marcello Mezaroba Universidade do Estado de Santa Catarina – UDESC, Joinville, SC, Brasil
  • Cassiano Rech Universidade Federal de Santa Maria – UFSM, Santa Maria, RS, Brasil
  • Leandro Michels Universidade Federal de Santa Maria – UFSM, Santa Maria, RS, Brasil

DOI:

https://doi.org/10.18618/REP.2011.2.158167

Keywords:

comutação suave, UPS de Dupla Conversão Não Isolada

Abstract

Este artigo propõe uma UPS não isolada de dupla conversão com alto rendimento. Esta UPS é composta por três conversores principais (retificador, interface com banco de baterias e inversor) com configuração meia-ponte, um snubber de Undeland modificado e um conversor auxiliar c.c.-c.a. para regenerar a energia que seria dissipada no snubber. O circuito de auxílio à comutação possui uma única chave ativa e sua operação não interfere no funcionamento dos conversores principais. Uma metodologia detalhada é incluída para projetar os principais componentes do circuito de auxílio à comutação. Resultados experimentais b aseados em um p rotótipo d e 1 kVA s ão apresentados para modos distintos de operação para verificar a viabilidade da UPS proposta.

Downloads

Download data is not yet available.

Author Biographies

Marcos R. Reinert, Universidade do Estado de Santa Catarina – UDESC, Joinville, SC, Brasil

nasceu em 1986 em Joinville, SC. É acadêmico de Engenharia Elétrica na UDESC onde atuou como Bolsista de Iniciação Científica em 2008 e 2009. Entre 2010 e 2011 atuou como estagiário no setor de engenharia da empresa Supplier Ind. e Com. de Eletroeletônicos Ltda em Joinville, SC.

Jonathan D. Sperb, Universidade do Estado de Santa Catarina – UDESC, Joinville, SC, Brasil

nascido em 1981 na cidade de Apucarana, PR, recebeu os títulos de Engenheiro e Mestre em Engenharia Elétrica pela UDESC em 2005 e 2007 respectivamente. Desde 2007, atua na área de P&D na empresa Supplier Ind. e Com. de Eletroeletônicos Ltda em Joinville, SC. Suas areas de interesse incluem fontes de alimentação c.c. e c.a., fontes de Alta Tensão e Correção do Fator de Potência.

Marcello Mezaroba, Universidade do Estado de Santa Catarina – UDESC, Joinville, SC, Brasil

Recebeu os graus de Engenheiro Eletricista, Mestre e Doutor em Engenharia Elétrica em 1996, 1998 e 2001 respectivamente, pela Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC). Atualmente é Professor Associado no Departamento de Engenharia Elétrica da Universidade Estadual de Santa Catarina (UDESC) desenvolvendo atividades de pesquisa junto ao Núcleo de Processamento de Energia Elétrica (nPEE). É membro da SOBRAEP e do IEEE.

Cassiano Rech, Universidade Federal de Santa Maria – UFSM, Santa Maria, RS, Brasil

Formou-se em Engenharia Elétrica e obteve os títulos de Mestre e Doutor em Engenharia Elétrica pela Universidade Federal de Santa Maria (UFSM), Santa Maria, Rio Grande do Sul, Brasil, em 1999, 2001 2005, respectivamente, onde atualmente atua como professor adjunto.

Leandro Michels, Universidade Federal de Santa Maria – UFSM, Santa Maria, RS, Brasil

obteve os títulos de engenheiro eletricista (2002) e doutor em engenharia elétrica (2006), ambos pela Universidade Federal de Santa Maria (UFSM), RS, Brasil. Atuou no período de 2005 a 2007 como professor substituto junto ao Departamento. de Eletrônica e Computação na mesma universidade, onde atualmente é professor adjunto. É membro da SBA e SOBRAEP.

References

IEEE Recommended Practice for Emergency and Standby Power Systems for Industrial and CommercialApplications, IEEE Standard 446-1995 (Orange Book), 1995.

Uninterruptible Power Systems (UPS) -Part 3: Method of Specifying the Performance and Test Requirements, IEC 62040-3, 1999.

R. Koffler, "Transformer or Transformerless UPS?", IEE Power Engineer, v. 17, n. 3, pp. 34-36, June/July 2003. https://doi.org/10.1049/pe:20030310 DOI: https://doi.org/10.1049/pe:20030310

K. Hirachi, A. Kajiyama, T. Mii, M. Nakaoka, "Cost-Effective Bidirectional Chopper-Based Battery Link UPS with Common Input-Output Bus Line and Its Control Scheme", in Proc. 22nd IECON, pp. 1681-1686, 1996. https://doi.org/10.1109/IECON.1996.570666 DOI: https://doi.org/10.1109/IECON.1996.570666

R. C. Fuentes, H. Pinheiro, "Uma Nova Topologia De Ups Monofásica Não Isolada Baseada Em Conversores Boost," Eletrônica de Potência , vol. 05, no2, pp. 1 - 8, Novembro 2000. https://doi.org/10.18618/REP.2000.2.001008 DOI: https://doi.org/10.18618/REP.2000.2.001008

C. G. C. Branco, et al., "A Non-isolated Single Phase Ups Topology With 110v/220v Input Output Voltage Ratings," Eletrônica de Potência, vol. 11,no 2, pp. 111 - 118, Julho 2006. https://doi.org/10.18618/REP.2006.2.111118

J.-K. Park, J.-M. Kwon, E.-H. Kim, B.-H. Kwon, "High-Performance Transformerless Online UPS", IEEE Trans. Ind. Electr., vol. 55, n. 8, pp. 2943-2953, Aug. 2008. https://doi.org/10.1109/TIE.2008.918606 DOI: https://doi.org/10.1109/TIE.2008.918606

T. M. Undeland, "SwitchingStress Reduction in Power Transistor Converters", in Proc. IEEE IAS Annual Meeting, pp. 383-391, 1976.

J. Holtz, S. F. Salama, K.Werner, "A Nondissipative Snubber Circuit for High-Power GTO-Inverters", inProc. IEEE IAS Annual Meeting, pp. 613-618, 1987. https://doi.org/10.1109/28.31238 DOI: https://doi.org/10.1109/28.31238

D. Tardiff, T. H. Barton, "A Summary of Resonant Snubber Circuits for Transistors and GTOs", in Proc. IEEE IAS Annual Meeting, pp. 1176-1180, 1989. https://doi.org/10.1109/IAS.1989.96791 DOI: https://doi.org/10.1109/IAS.1989.96791

J. A. Taufiq, "Advanced Inverter Drivers For Traction", in 5th European Conf. on Power Electr. and Applicat.,v. 5, pp. 224-228, 1993.

X. He, Y. Deng, B. W. Williams, S. J. Finney, Z. Qian, "A Simple Energy Recovery Circuit for High-Power Inverters With Complete Turn-On and Turn-Off Snubbers", IEEE Trans. Ind. Electr., v. 51, n. 1, pp. 81-88, Feb. 2004. https://doi.org/10.1109/TIE.2003.822089 DOI: https://doi.org/10.1109/TIE.2003.822089

X. He, A. Chen, H. Wu, Y. Deng, R. Zhao, "Simple Passive Lossless Snubber for High-Power Multilevel Inverters", IEEE Trans. Ind. Electr., v. 53, n. 3, pp. 727-735, June 2006. https://doi.org/10.1109/TIE.2006.874422 DOI: https://doi.org/10.1109/TIE.2006.874422

A. Cheriti, "A Rugged Soft Commutated PWM Inverter for AC Drivers", in Proc. IEEE PESC, pp. 656-662, 1990. https://doi.org/10.1109/PESC.1990.131251 DOI: https://doi.org/10.1109/PESC.1990.131251

H. Foch, M. Cheron, M. Metz, T. Meynard, "Commutation Mechanisms and Soft Commutation in Static Converters", in Proc. COBEP'91, pp. 338-346, 1991.

W. McMurray, "Resonant Snubbers with Auxiliary Switches", in Proc. IEEE IAS Annual Meeting, pp. 829-834, 1990.

J. A. Bassett, "New Zero Voltage Switching, High Frequency Boost Converter Topology for Power FactorCorrection", in Proc. INTELEC'95, pp 813-820, 1995. https://doi.org/10.1109/INTLEC.1995.499053 DOI: https://doi.org/10.1109/INTLEC.1995.499053

A. Pietkiewicz, D. Tollik, "New High Power Single-Phase Power Factor Corrector with Soft-Switching", in Proc. INTELEC'96, pp 114-119, 1996. https://doi.org/10.1109/INTLEC.1996.572388 DOI: https://doi.org/10.1109/INTLEC.1996.572388

C. M. O. Stein, H. A. Gründling, H. Pinheiro, J. R. Pinheiro, H. L. Hey, "Zero-Current and Zero-Voltage Soft-Transition Commutation Cell for PWM Inverters", IEEE Trans. Power Electr., v. 19, n. 2, pp. 396-403, March 2004. https://doi.org/10.1109/TPEL.2003.823269 DOI: https://doi.org/10.1109/TPEL.2003.823269

Y. Li, F. C. Lee, "Design methodologies for high-power three-phase zero-current-transition inverters", in Proc. IEEE-PESC, pp.1217-1223, 2001. https://doi.org/10.1109/PESC.2001.954285 DOI: https://doi.org/10.1109/PESC.2001.954285

Y. P. Li, F. C. Lee, D. Boroyevich, "A Simplified Three-Phase Zero-Current-Transition Inverter With Three Auxiliary Switches", IEEE Trans. Power Electr., v. 18, n. 3, pp. 802-813, May 2003. https://doi.org/10.1109/TPEL.2003.810850 DOI: https://doi.org/10.1109/TPEL.2003.810850

M. Mezaroba, D.C. Martins,I. Barbi,"A ZVS PWM Inverter With Active Voltage Clamping Using the Reverse Recovery Energy of the Diodes", IEEE Trans.Circuits and Systems I: Regular Papers, v. 52, n. 10, pp. 2219 - 2226, Oct. 2005. https://doi.org/10.1109/TCSI.2005.852914 DOI: https://doi.org/10.1109/TCSI.2005.852914

J. L. Russi, M. L. S. Martins, L. Schuch, J. R. Pinheiro, H. L. Hey, "Synthesis methodology for multipole ZVTconverters", IEEE Trans. Ind. Electr., vol. 54, n. 3, pp. 1783-1795, June 2007. https://doi.org/10.1109/TIE.2007.895144 DOI: https://doi.org/10.1109/TIE.2007.895144

L. Schuch, C. Rech, J. R. Pinheiro, "Integrated auxiliary commutation circuits: a generalised approach", IET Power Electr., v. 2, n. 1, pp. 42-51, Jan. 2009. https://doi.org/10.1049/iet-pel:20070346 DOI: https://doi.org/10.1049/iet-pel:20070346

M. Mezaroba, J. D. Sperb, "Conversor Auxiliar com Comutação ZVS Aplicado ao Snubber de Undeland Regenerativo", Eletrônica de Potência, v. 13, n. 2, pp. 61-68, May 2008. https://doi.org/10.18618/REP.2008.2.061068 DOI: https://doi.org/10.18618/REP.2008.2.061068

V. Vorpérian, "Quasi-Square-Wave Converters: Topologies and Analysis", IEEE Trans. Power Electr., v. 3, n. 2, pp 183-191, April 1988. https://doi.org/10.1109/63.4348 DOI: https://doi.org/10.1109/63.4348

R. W. Johnson Jr., "Power Conversion Apparatus and Methods Using Balancer Circuits," U.S. Patent 6 819 576 B2, Nov. 16, 2004.

F. Botterón, H. Pinheiro, "Controlador Discreto De Alto Desempenho Com Base Num Modelo Interno Em Eixos Síncronos Para Ups Trifásica Que Satisfaz A Norma Iec62040-3," Eletrônica de Potência, vol. 11, no 2, pp. 135 - 147, julho 2006. https://doi.org/10.18618/REP.2006.2.135147 DOI: https://doi.org/10.18618/REP.2006.2.135147

R. P. Torrico-Bascopé, et al., "A Non-isolated Single Phase Ups Topology With 110v/220v Input Output Voltage Ratings," Eletrônica de Potência , vol. 11, no 2, pp. 111 - 118, Julho 2006. https://doi.org/10.18618/REP.2006.2.111118 DOI: https://doi.org/10.18618/REP.2006.2.111118

C. H. F. Félix, et al., "Digital Control Of A Three-phase Ups," Eletrônica de Potência, vol. 12, no 3, pp. 189 - 196, Novembro 2007. https://doi.org/10.18618/REP.2007.3.189196 DOI: https://doi.org/10.18618/REP.2007.3.189196

C. H. G. Treviso, et al., "No-break Para Aplicações Residenciais, Comerciais E Industriais De 5kw Com Interface Para Painel Solar," Eletrônica de Potência, vol. 14, no 3, pp. 173 - 180, Agosto 2009. https://doi.org/10.18618/REP.2009.3.173180 DOI: https://doi.org/10.18618/REP.2009.3.173180

J. D. Sperb, "Projeto de um Inversor Trifásico com Snubber de Undeland Regenerativo e Controle Digital Implementado no DSP TMS320F2812", Dissertação de Mestrado em Engenharia Elétrica, Universidade do Estado de Santa Catarina (UDESC), 2007.

J. Dias. "Condicionador Unificado de Qualidade de Energia com Controle Digital", Dissertação de Mestrado em Engenharia Elétrica, Universidade do Estado de Santa Catarina (UDESC), 2009.

Published

2011-05-31

How to Cite

[1]
M. R. Reinert, J. D. Sperb, M. Mezaroba, C. Rech, and L. Michels, “Ups de Dupla Conversão não Isolada usando Snubber Regenerativo”, Eletrônica de Potência, vol. 16, no. 2, pp. 158–167, May 2011.

Issue

Section

Original Papers