Estudo da topologia, técnicas de modulação em largura de pulsos e controle do conversor boost entrelaçado
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Universidade Federal de Minas Gerais
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Tipo
Dissertação de mestrado
Título alternativo
Topology study, pulse width modulation techniques and control of the interleaved boost converter
Primeiro orientador
Membros da banca
Lenin Martins Ferreira Morais
Thiago Ribeiro de Oliveira
Thiago Ribeiro de Oliveira
Resumo
Este trabalho é dedicado a análise da topologia de um conversor boost entrelaçado, operando em regime de condução contínua. Uma das vantagens da topologia estudada, para aplicações de alto desempenho dinâmico, é a redução da ondulação da corrente de entrada, o que implica em um aumento na frequência de comutação e no uso de componentes passivos de filtro menores, aprimorando a dinâmica geral do sistema. Neste contexto, é proposta uma modelagem generalizada do conversor com N células em paralelo usando a técnica de espaço de estados médio. Os modelos de estado estacionário e de pequeno sinal do conversor foram desenvolvidos, incluindo a presença da descontinuidade na razão cíclica. Aqui, também são fornecidas uma análise da dinâmica no domínio da frequência e uma estratégia de controle, bem como a caracterização da ondulação da corrente de entrada e do espectro harmônico da tensão de saída. A formulação considera uma variação no número de células em paralelo, com o objetivo de elucidar as principais contribuições da topologia, ilustrando suas propriedades por meio de resultados de simulação, visando identificar possíveis pontos de contribuição para a melhoria da banda-passante que objetivam aplicações de alta performance.
Abstract
This thesis is dedicated to develop an interleaved boost converter topology operating in continuous conduction mode. One of the advantages of the proposed topology, for high performance applications, is the input current ripple reduction, which implies an increase in the switching frequency and the use of smaller passive components for the filter, improving overall system dynamics. In this context, a generalized modeling of the N-cell interleaved boost converter using state-space averaging technique is proposed. The steady-state and small-signal models of the converter have been developed including the presence of the discontinuity in the duty-cycle. Here, a frequency domain analysis and a control strategy are also delivered, as well as the characterization of the input current ripple and the output voltage harmonic spectrum. The formulation considers a variation in the number of cells in parallel, in order to elucidate the main contributions of the topology, illustrating its properties through simulation results, willing to identify possibles contributions for bandwidth improvement in high performance applications.
Assunto
Engenharia elétrica, Modulação (Eletrônica), Conversores de corrente elétrica, Modulação de pulso (Eletrônica)
Palavras-chave
Conversor boost entrelaçado, Modulação PWM, Modelo generalizado, Técnica de espaço de estados, Ondulação de corrente, Performance dinâmica