Papers by Mário Lúcio da Silva Martins
Anais do Congresso Brasileiro de Automática 2020, 2020
Este artigo propõe a utilização de um conversor CC-CC de elevado ganho baseado no conversor SEPIC... more Este artigo propõe a utilização de um conversor CC-CC de elevado ganho baseado no conversor SEPIC com célula R2P2. O conversor proposto tem a vantagem de possuir um único interruptor controlado, o que reduz a complexidade e o custo. Adicionalmente, o interruptor continua referenciado ao terminal negativo da fonte de alimentação, o que pode dispensar o uso de um circuito de comando isolado. Como desvantagem, tem-se um aumento no número de componentes. O artigo apresenta resultados de simulação numérica para um conversor operando com 40 (V) de tensão de entrada, 400 (V) de tensão de saída, frequência de comutação de 50 (kHz) e potência nominal de 200 (W).
Eletrônica de Potência, 2017
Este artigo propõe um controlador robusto para um carregador de baterias de uma fonte ininterrupt... more Este artigo propõe um controlador robusto para um carregador de baterias de uma fonte ininterrupta de energia considerando a incerteza paramétrica da resistência interna da bateria. O modelo dinâmico do carregador de baterias é obtido pela abordagem de espaço de estados, possibilitando a utilização de uma estratégia de controle por retroação de estados. O projeto do controlador a partir de um regulador quadrático linear proporciona um desempenho ótimo para o sistema. A estabilidade robusta com incertezas paramétricas é provada por meio de desigualdades matriciais lineares. A viabilidade prática dos controladores é confirmada com resultados obtidos em hardware-in-the-loop Typhoon HIL402.
Este trabalho apresenta o modelo CA de pequenos sinais de um conversor CC-CC em ponte completa co... more Este trabalho apresenta o modelo CA de pequenos sinais de um conversor CC-CC em ponte completa com comutacao sob zero de tensao, empregado em um micro inversor (MIC) fotovoltaico. O modelo proposto relaciona a tensao de entrada (alimentada por um modulo fotovoltaico) com o ângulo de defasagem da modulacao phase-shift. Ele pode ser utilizado para projetar o controlador de tensao para implementacao do algoritmo de rastreamento do ponto de maxima potencia (MPPT). Para isso, o modelo medio por espaco de estados e utilizado. Resultados experimentais (resposta ao degrau e resposta em frequencia) sao obtidos para validar o modelo.
Eletrônica de Potência, 2016
This paper presents a new integration concept to generate high voltage step-up non-isolated DC/DC... more This paper presents a new integration concept to generate high voltage step-up non-isolated DC/DC converters with the aid of coupled-inductors. The integration concept relies on the separation of the converter circuit into two or three parts named input, middle and output sections. Hence, any basic converter can partially or fully share one of its sections with another basic converter since both circuits comply with the integration rules. The merged converters become an integrated topology with fewer components. According to this paper, for the input section parallel integration, the circuits remaining output sections can be associated in three different ways, in a series, parallel or cascaded connection. These output sections associations allow for a merged topology to enhance their voltage gain that becomes the sum of the voltage gains of the former topologies alone. An example of integration of the boost and flyback converter is provided to illustrate the theory. The resulting integrated topologies are theoretically and experimentally evaluated. The results prove that the integration methodology is an effective way to obtain high voltage conversion ratio circuits and that the derived topologies are highly efficient due to their low converter series resistances.
Eletrônica de Potência, 2021
Eletrônica de Potência, 2008
This paper presents a novel methodology to synthesize Zero-Current Zero-Voltage Transition (ZCZVT... more This paper presents a novel methodology to synthesize Zero-Current Zero-Voltage Transition (ZCZVT) topologies. The proposed methodology is based on the Auxiliary Voltage Source (AVS) concept, which permits extend the proposed new circuits to an entire class of converters. As the AVS concept is derived directly from the Resonant Transition mechanism, the new class of ZCZVT converters resembles some of the well-known Zero-Voltage Transition (ZVT) converters, holding their main advantages such as simplicity, low reactive energy and high performance. Theoretical and experimental analyses are carried out throughout the paper taking the boost converter as the case study. Nevertheless, it can be extended to other PWM topologies, even the AC-DC and DC-AC converters. Experimental and comparative results have been obtained from three laboratory prototypes rated to 1 kW, 50 kHz, confirming the feasibility of the novel synthesis concept and also the reliability of the new ZCZVT converters in what refers to efficiency as well as to di/dt and dv/dt control.
Eletrônica de Potência, 2020
This paper proposes a small-signal modeling in synchronous reference frame for hierarchical contr... more This paper proposes a small-signal modeling in synchronous reference frame for hierarchical control structures applied to the parallelism of three-phase UPS where all the control loops are included. It considers the inner current and voltage loops, virtual impedance, droop control and secondary control loops for amplitude and frequency restorations, as well as for active and reactive power equalizations. The presented modeling is developed in the state-space and consists of the linearization around an equilibrium point. The obtained models are validated through simulation results, which correspond precisely to the average values of the analyzed waveforms. Hardware-in-the-loop results confirm the functionality of the proposed modeling in the definition of the hierarchical control structure controllers gains, as well as its performance.
Eletrônica de Potência, 2018
Este trabalho apresenta uma configuração topológica que permite utilizar o estágio de entrada de ... more Este trabalho apresenta uma configuração topológica que permite utilizar o estágio de entrada de uma UPS de dupla conversão como retificador trifásico, em modo normal de operação, e como conversor CC/CC elevador de tensão, em modo bateria. Dessa forma, evita-se o uso de um circuito específico para a descarga do banco de baterias, o qual deve ser dimensionado para a potência nominal da UPS. É apresentada a análise de funcionamento do estágio de entrada proposto, bem como a modelagem matemática e o sistema de controle que garantem a aplicabilidade na correção do fator de potência de entrada, no controle da tensão de barramento e ainda no equilíbrio das tensões sobre os capacitores de barramento. A metodologia desenvolvida e a boa performance do sistema proposto são validados através de resultados obtidos em uma plataforma hardware-in-theloop, modelo Typhoon HIL402. Os resultados são adquiridos para uma UPS trifásica de 20 kVA.
Electric Power Components and Systems, 2018
In this paper, a Boost-Flyback converter is presented. It combines the voltage multiplier cells t... more In this paper, a Boost-Flyback converter is presented. It combines the voltage multiplier cells to the secondary winding of the coupled inductor in the Flyback part of the converter and a switched capacitor to the output capacitor of the Boost part of the converter. This converter shows attractive characteristics such as high voltage gain, low voltage stresses on semiconductor and a high efficiency at 97.4%. A detailed description of the proposed converter is presented and experimental results.
Sba: Controle & Automação Sociedade Brasileira de Automatica, 2003
This paper presents a novel family of Zero Voltage Transition (ZVT) DC-DC PWM Converters that use... more This paper presents a novel family of Zero Voltage Transition (ZVT) DC-DC PWM Converters that uses a resonant circuit as auxiliary commutation source to control the current through the auxiliary switch without additional current stresses on main devices. The improved ZVT commutation cell enables the main switch to be turned on and off at Zero Voltage Switching (ZVS) and the auxiliary switch to be turned on and off at Zero Current Switching (ZCS) from zero to full-load.
Eletrônica de Potência, 2010
Existing Zero-Current Transition and Zero-Current Zero-Voltage Transition inverters provides favo... more Existing Zero-Current Transition and Zero-Current Zero-Voltage Transition inverters provides favorable switching conditions for IGBT semiconductors increasing significantly the reactive energy of the converter. This situation offset the benefits accomplished by abovementioned soft-switching techniques. This paper presents a novel family of Zero-Current Zero-Voltage Transition inverters that overcome this problem by using no resonant tank in the auxiliary circuit. It accomplishes the favorable soft-switching conditions with a magnetically coupled auxiliary voltage source which is derived directly from the inverter filter inductor. Theoretical analysis of the inverter operation is presented and it is verified experimentally from a 1kW, 40kHz, laboratory prototype. The obtained experimental results prove the reliability of the proposed family of ZCZVT inverters.
Eletrônica de Potência, 2010
This paper presents in detail a design methodology for Zero-Current Zero-Voltage Transition inver... more This paper presents in detail a design methodology for Zero-Current Zero-Voltage Transition inverters with magnetically-coupled auxiliary circuit. These ZCZVT inverters accomplish favorable softswitching conditions with a magnetically coupled auxiliary voltage which is derived directly from the inverter filter inductor. It ensures no resonant auxiliary circuit, reducing circulating reactive energy. The design methodology takes into account the semiconductor requirements to ensure low switching losses on the assisted IGBT modules, which is very important to ensure the best characteristics of the ZCZVT technique. The theoretical analysis is verified experimentally by means of a 1kW, 40 kHz laboratory prototype. The results prove the high efficiency of the prototype implemented according to the proposed design.
Eletrônica de Potência, 2019
Neste artigo é apresentada uma proposta conversor CC-CC isolado de alto ganho de tensão. O conver... more Neste artigo é apresentada uma proposta conversor CC-CC isolado de alto ganho de tensão. O conversor proposto é resultado da combinação do conversor boost isolado com um retificador multiplicador de tensão Cockcroft-Walton. As principais características do conversor proposto em relação ao conversor boost isolado são: alto ganho de tensão; baixo esforço de tensão nos interruptores; baixo esforço de tensão nos diodos. A análise estática com as etapas de operação, formas de onda do conversor no modo de condução contínua, metodologia de projeto e estimativa de perdas são mostradas. Com o objetivo de verificar o desempenho do conversor proposto, um protótipo foi implementado considerando um painel fotovoltaico de 200 W como fonte de energia, alcançando uma eficiência de 95,48 %. Palavras-Chave-Conversor boost isolado, Conversor de alto ganho de tensão, Retificadores multiplicadores de tensão. HIGH STEP-UP ISOLATED BOOST CONVERTER WITH COCKCROFT-WALTON VOLTAGE MULTIPLIER RECTIFIER
IEEE Transactions on Industrial Electronics, 2019
IEEE Transactions on Industrial Electronics, 2019
Now he is a PhD degree student in Electrical Engineering in Federal University of Santa Maria (UF... more Now he is a PhD degree student in Electrical Engineering in Federal University of Santa Maria (UFSM). His research interests are renewable energy, DC-DC converters, microinverters. Mr. Andrade is a Member of the Brazilian Power Electronics Society (SOBRAEP) and several IEEE Societies. Luciano Schuch (S'03-M'06) He received the B.S., M.S. and the Ph.D. degrees from the Federal University of Santa Maria (UFSM), in 1999, 2001 and 2007, respectively, both in electrical engineering (sub-area Power Electronics). Since 2009, he has been with the Power Electronics and Control Research Group (GEPOC), Federal University of Santa Maria, where he is currently a Professor. His research interests include PV systems, UPS and high performance power converters.
Proceedings XXII Congresso Brasileiro de Autom�tica, 2018
Proceedings XXII Congresso Brasileiro de Autom�tica, 2018
This paper proposes a novel cascaded multilevel topology, named Single-dc-Source quasi-Z Source C... more This paper proposes a novel cascaded multilevel topology, named Single-dc-Source quasi-Z Source Cascade Multilevel Inverter. This inverter has the ability to provide independent regulation of the dc bus voltage of each H-bridge, ensuring real power balancing and true symmetric to the multilevel waveforms. In addition, the Single-dc-Source quasi-Z Source Cascade Multilevel Inverter allows operating with a single low power PV array. This paper provides a detailed analysis of operation with a design methodology for the hardware, as well as modeling and controller design. Simulation results are provided to verify the proposed system operation and control strategy.
Proceedings XXII Congresso Brasileiro de Autom�tica, 2018
Eletrônica de Potência, 2016
Este artigo propõe uma abordagem diferente para combinar células de conversores PWM CC-CC em casc... more Este artigo propõe uma abordagem diferente para combinar células de conversores PWM CC-CC em cascata e empilhadas, com o objetivo de proporcionar os benefícios de cada estrutura em um único conversor, com um único estágio de processamento de energia e um único interruptor. Além de apresentar e discutir os conceitos das conexões cascata, empilhada e a combinação de ambos, o artigo ainda propõe novas topologias baseadas nestes conceitos e analisa uma delas. O conversor escolhido para ser estudado neste artigo é denominado Boost-Quadrático-Zeta, tendo como caraterística elevado ganho de tensão, com melhoria na eficiência, simplicidade no circuito de comando e alta confiabilidade. Como o nome indica, esse conversor é obtido a partir da combinação de dois conversores CC-CC muito conhecidos na literatura, o conversor Zeta isolado e o conversor Boost-Quadrático. Em consequência disto, o conversor proposto apresenta alto ganho de tensão, baixa ondulação da corrente de entrada (característica do conversor Boost-Quadrático) e baixa ondulação da corrente de saída (característica do conversor Zeta isolado). Com o objetivo de verificar o desempenho do conversor proposto um protótipo foi implementado considerando um painel fotovoltaico de 250 W. Resultados experimentais obtidos em laboratório confirmam as análises teóricas.
Eletrônica de Potência, 2017
Este artigo propõe uma topologia de conversor CC-CC integrado para aplicações que exigem elevado ... more Este artigo propõe uma topologia de conversor CC-CC integrado para aplicações que exigem elevado ganho de tensão. A topologia integra os conversores Boost e Forward com um único interruptor ativo. Como principais características da topologia proposta destacam-se: elevado ganho de tensão, reduzidos esforços de tensão nos semicondutores e a capacidade de operação com elevados valores de razão cíclica sem comprometer a desmagnetização do transformador. Uma análise da topologia e de suas etapas de operação é apresentada de modo a obter as equações de projeto. As vantagens do conversor proposto são evidenciadas a partir de uma comparação teórica com os conversores CC-CC Boost e Forward clássicos e com conversores integrados similares. Por fim, resultados experimentais demonstram o desempenho do conversor proposto.
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