Aplicações de conversores multiníveis modulares no processamento e condicionamento da energia elétrica

• Ano de defesa: 2019
• Autor(a) principal: Ghetti, Frederico Toledo
• Orientador(a): Barbosa, Pedro Gomes
• Banca de defesa: Braga, Henrique Antônio Carvalho , Ferreira, André Augusto , Rodrigues, Márcio do Carmo Barbosa Poncilio , Dias, Robson Francisco da Silva , Monteiro, Luís Fernando Corrêa
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal de Juiz de Fora (UFJF)
• Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-graduação em Engenharia Elétrica
• Departamento: Faculdade de Engenharia
• País: Brasil
• Palavras-chave em Português: Conversor multinível modular; MMC; Filtro ativo shunt; Controlador digital de sinais; Algoritmo de ordenação; Modular multilevel converter; Shunt active power filter; Digital signal controller; Sort algorithm
• Área do conhecimento CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA
• Link de acesso: https://repositorio.ufjf.br/jspui/handle/ufjf/11332

Neste documento é apresentado um estudo sobre a aplicação de conversores multiníveis modulares MMC para mitigação de componentes harmônicas em redes elétricas de média e alta tensão. Devido a` estrutura inteiramente modular do conversor é possível sintetizar tensões e correntes com um número de níveis diretamente proporcional á quantidade de módulos ligados em série. Por este motivo, a conexão do MMC pode ser feita diretamente á rede de distribuição primária sem o uso de transformadores. Para alcançar o objetivo proposto, o conversor é analisado segundo modelos matemáticos simplificados, nos quais, os diversos módulos ligados em série são tratados como fontes de tensão controladas. Com base nestes modelos matemáticos, são projetados os controladores do barramento CC, das correntes sintetizadas nos terminais CA e das correntes circulantes entre as fases do MMC. Os sinais de referência para os controladores são obtidos por meio da teoria das potências instantâneas, enquanto o projeto dos controladores é realizado no sistema de eixos ortogonais (α,β). Apesar da utilização de um controlador dedicado para regular a tensão do barramento CC, este não garante a equalização das tensões nos capacitores dos módulos do MMC. Para esta finalidade é implementado um algoritmo capaz de ordenar hierarquicamente os módulos em função das tensões de seus capacitores. A cada novo ciclo de trabalho são determinados quais módulos devem ficar ativos e quais devem ficar inativos. Desta forma, o processo de carga e descarga dos módulos permanece balanceado durante a operação do MMC como compensador estático de reativos e como filtro ativo shunt. Resultados de simulações computacionais são apresentados para validar os modelos matemáticos e as estratégias de controle propostas. Adicionalmente, os resultados de simulações em tempo real realizadas em plataforma hardware-in-the-loop contribuem na análise do desempenho dos algoritmos de controle e ordenação. Resultados experimentais obtidos em um protótipo trifásico evidenciam o funcionamento do sistema. Por fim, são apresentadas as propostas complementares para prosseguir o desenvolvimento deste estudo.