Conversores PWM multinível com capacitores flutuantes, transformadores em cascata e braços compartilhados.

• Ano de defesa: 2019
• Autor(a) principal: MÉLLO, João Paulo Ramos Agra.
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal de Campina Grande; Brasil; Centro de Engenharia Elétrica e Informática - CEEI; PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA ELÉTRICA; UFCG
• Palavras-chave em Português: Eletrônica de Potência; Células em Cascata; Conversores Multinível; Capacitores Flutuantes; Power Electronics; Cascade Cells; Converters Multilevel; Floating Capacitors; engenharia elétrica
• Link de acesso: http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/27097

Nesta tese de doutorado são propostas conĄgurações de conversores estáticos multinível de potência como soluções alternativas com melhor desempenho em termos de distorção harmônica, perdas de potência, e estresse de chaveamento em relação às opções conven- cionais consideradas. São apresentados quatro grupos de conversores baseados em células assimétricas em cascata. O primeiro grupo utiliza uma fonte trifásica em open-end para conectar duas células trifásicas em série com o sistema, além de pontes H a capacitor Ćutuante em série com as fases. O objetivo é mostrar o melhor desempenho dos retiĄca- dores unidirecionais propostos frente à topologia convencional de dois níveis e validar as técnicas propostas para regular os capacitores Ćutuantes. Nos três grupos restantes são abordadas topologias de conversores trifásicos de três e quatro Ąos, e ainda conversores monofásicos com braço compartilhado, nos quais são usados transformadores com os en- rolamentos secundários em cascata para conectar as células em série usando um único barramento CC. Nestes casos, o objetivo é demonstrar a simplicidade de operação e con- trole dos conversores em relação a alternativas com vários barramentos CC, como as do primeiro grupo. Além disso, tem-se por objetivo demonstrar o desempenho em relação a opções convencionais de dois níveis e multinível com um barramento CC, mostrando que as conĄgurações propostas podem apresentar melhor desempenho, apesar das componen- tes de perdas adicionais dos transformadores. A metodologia de análise e validação das topologias consistiu na realização de simulações digitais sob condições normalizadas para todos os casos, considerando como Ąguras de mérito a distorção harmônica das formas de onda de tensão e corrente, a frequência e o estresse de chaveamento, além das perdas nos semicondutores e totais dos sistemas sob condições de THD normalizada. Após veri- Ącado o desempenho em simulação, as estruturas foram validadas experimentalmente. De modo geral, veriĄcou-se por meio dos resultados obtidos que as conĄgurações propostas puderam operar tanto com menor distorção harmônica, como com menores perdas nos semicondutores e totais, além de poderem operar sob menor frequência de chaveamento em condições de distorção harmônica normalizadas, possuindo portanto menor estresse de chaveamento. Além disso, no primeiro grupo de conĄgurações as técnicas PWM e de regulação dos barramentos a capacitor Ćutuante foram validadas com sucesso. Já no caso dos grupos restantes, pôde-se veriĄcar maior simplicidade do sistema de controle. Assim, conclui-se que as conĄgurações propostas foram validadas como alternativas multinível, que as técnicas PWM e de controle utilizadas mostraram eĄcácia, e que as técnicas de gerar topologias multinível com transformadores em cascata e utilizando braços compar- tilhados também apresentaram bons resultados frente a alternativas convencionais.