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Tipo: Tese de Doutorado
Título: Metodologias para análise de incertezas paramétricas em conversores de potência
Autor(es): Moises Ferber de Vieira Lessa
primer Tutor: Joao Antonio de Vasconcelos
primer miembro del tribunal : Adroaldo Raizer
Segundo miembro del tribunal: Carlos Antonio França Sartori
Tercer miembro del tribunal: Christian Vollaire
Cuarto miembro del tribunal: Laurent Krahenbuhl
Quinto miembro del tribunal: Stéphane Clénet
Resumen: O desenvolvimento da tecnologia de semicondutores nas últimas décadas proporcionou um aumento no número de novas aplicações, nas quais dispositivos de eletrônica de potência são empregados. A rápida comutação dos transistores permitiu que a conversão de potência seja realizada com alta eficiência. Entretanto, esse benefício trouxe um novo desafio na fase de projeto: a compatibilidade eletromagnética. Os rápidos pulsos de tensão e corrente dentro dos conversores de potência são uma fonte indesejada de emissões eletromagnéticas conduzidas. Metodologias de modelagem de alta precisão, que consideram grande parte dos efeitos parasitas, foram desenvolvidas para avaliar o nível de emissões conduzidas de dispositivos eletrônicos. Estas metodologias, quando comparadas à medições, apresentam boa concordância numa ampla faixa de frequência, e portanto elas são consideradas ferramentas de previsão confiáveis para projeto de sistemas eletrônicos. Não obstante, a maioria dos parâmetros do modelo de um sistema eletrônico, na realidade, não podem ser determinados precisamente, devido a condições de operação incertas (ex: variação de temperatura ou humidade), dispersão de produção dos componentes ou interferência externa imprevisível. Neste contexto, existe um grande interesse em desenvolver metodologias de modelagem que sejam capazes de levar em consideração incertezas paramétricas. Nesta tese, duas metodologias de análise de incertezas para conversores de potência são propostas. As incertezas paramétricas são modeladas usando funções de densidade de probabilidade e o objetivo da análise proposta é determinar os momentos estatísticos, a função de densidade de probabilidade ou o limite superior probabilístico das emissões conduzidas de um conversor de potência arbitrário. Técnicas para abordar as dificuldades de não-linearidade, tempo de simulação longo e alto múmero de dimensões são discutidas. As metodologias propostas são aplicadas em problemas teste e problemas do mundo real e os resultados são confrontados com metodologias clássicas. A precisão dos resultados das metodologias propostas é similar às técnicas clássicas, embora o tempo computacional necessário é reduzido significantemente. Finalmente, este trabalho deixa em aberto várias possibilidades para desenvolvimento adicional no campo de análise de incertezas de sistemas não-lineares e de alta-dimensão.
Abstract: The development of semiconductor technology in the last decades has boosted the number of new applications in which power electronic devices have been employed. The fast switching of transistors has allowed power conversion to be performed with high efficiency. However, this improvement brought a new challenge in design: Electromagnetic Compatibility. The rapid voltage and current pulses inside power converters are a source of unwanted conducted electromagnetic emissions. High accurate modeling methodologies, which takes into account most of the parasitic phenomena, have been developed, in order to compute the level of conducted emissions of electronic devices. When these methods are confronted with measurement, they show good agreement in a large frequency range, and thus they are considered a trustful prediction tool for electronic systems design. Nevertheless, most of the parameters of the model of any electronic system, in reality, cannot be determined precisely, due to unknown operation conditions (i.e.: temperature or humidity variations), production dispersion of the components or unpredictable external interference. In this context, it is of great interest to develop modeling methodologies which are able to take into account parametric uncertainty. In this thesis, two methodologies for uncertainty analysis of power converters are proposed. The parametric uncertainty is modeled using probability density functions and the objective of the proposed analysis is to determine the statistical moments, the probability density function or a probabilistic upper bound for the conducted emissions of an arbitrary power converter. Techniques to tackle the difficulties of nonlinearity, long simulation time and high-dimensionality are discussed. The proposed methodologies are applied to test and real-world problems and the results are confronted to classical approaches. The accuracy of the results is similar to classical methods, although the required computational time is significantly reduced. Finally, this work leaves many possibilities for further development in the field of uncertainty analysis of nonlinear, high-dimensional systems.
Asunto: Compatibilidade eletromagnética
Engenharia elétrica
Incerteza
Idioma: Português
Editor: Universidade Federal de Minas Gerais
Sigla da Institución: UFMG
Tipo de acceso: Acesso Aberto
URI: http://hdl.handle.net/1843/BUBD-9Y2LY5
Fecha del documento: 18-dic-2013
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