Topologia de transformador de estado sólido baseado no conversor LLC com célula auxiliar para controle do valor eficaz da tensão de saída

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2020.O presente trabalho propõe uma topologia de Transformador de Estado Sólido CA-CA com regulação do valor eficaz da tensão de saída. A entrada do conversor é composta por um estágio Folder, responsável por prover em sua saída o módulo do valor de tensão aplicada à sua entrada. À saída desse estágio são conectados dois módulos na configuração IPOS (Input-Series Output-Parallel). O primeiro é composto por um conversor ressonante LLC. O segundo é composto por um conversor Buck síncrono em série com outro conversor LLC. Os LLC?s operam em frequência fixa e com comutação suave em todos os interruptores, o quais são responsáveis por proporcionar a isolação galvânica em um link de alta frequência. A proposta é que o valor eficaz da tensão de saída seja controlado pela razão cíclica do conversor Buck. É apresentado um estudo das características estáticas da topologia, metodologia de projeto, e resultados experimentais. Para tal foi projetado um protótipo de 2kW, 220V/220V e um ajuste ±10% do valor nominal da tensão de saída e medido um valor máximo de eficiência de 96,67%.Abstract: The present work proposes a topology of a Solid State Transformer CA-CA capable of regulating the effective value of the output voltage. The front-end of the converter is composed by a stage that rectifies the voltage without producing a DC level, responsible for providing on its output the module of the voltage value applied at the input. Two modules are connected in the IPOS (Input-Series Output-Parallel) configuration on the output of this stage. The first one consists in a resonant LLC converter and the second one consists in a synchronous Buck converter, in series with another LLC converter. The LLC operates at fixed frequency and with soft commutation on all switches, these are responsible for the galvanic isolation on a high frequency link. The proposal regards control the RMS value of the output voltage by modifying the duty cycle of the Buck converter. A study of the static characteristics of the topology, design methodology, and experimental results are presented. For this purpose, it was designed a 2kW 220V/220V prototype, with ±10% adjustment of its output voltage and a maximum efficiency value of 96.67% was measured