Detecção e diagnóstico de falhas em conversores de potência back-to-back utilizando modelagem inversa

• Ano de defesa: 2019
• Autor(a) principal: Clerice, Guilherme Augusto Marabezzi
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Estadual Paulista (Unesp)
• Palavras-chave em Português: Conversor CC-CA; Inversa dinâmica; Geração eólica; Diagnóstico e detecção de falhas; Sistemas tolerantes a falha; Back-to-Back; Converter DC-AC; Inversion of dynamic systems; DFIG; Fault-detection and diagnosis; Fault-tolerance
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/11449/183499

Neste trabalho, é realizado o estudo da aplicação da inversão de sistemas dinâmicos para diagnóstico de falhas nos IGBTs dos conversores de potência de dois nı́veis CA-CC-CA bi-direcionais (back-to-back) aplicados na geração de energia elétrica com fonte eólica por meio de geradores de indução duplamente alimentados. Inicialmente à falha detectada, pode-se avançar para o diagnóstico do IGBT que apresenta a mesma; para tal propósito, utiliza-se o método do produto interno L 2 . Desta forma, com a detecção da falha e o di- agnóstico do componente, esta tese aborda um modo de tornar o conversor aqui estudado tolerante às falhas oriundas nos IGBTs. Com isso, adiciona a redundância fı́sica com a adição de um braço extra que permanece ocioso na ausência de falha e, caso contrário, assume o lugar do braço que apresenta a falha. O principal objetivo é demonstrar que a inversão dinâmica de sistemas pode ser utilizada como uma ferramenta de redundância analı́tica baseada em modelo; método que reduz custos por estimar sinais sem a neces- sidade de utilizar sensores, ou até mesmo utilizar o método para redundância do sensor. Para validar as ferramentas matemáticas aplicadas por esta tese, um conversor boost foi ensaiado em bancada de teste e sua inversa dinâmica foi discretizada, onde constatou sua funcionalidade em sistema embarcado utilizando um (DSP). Simulações no ambi- ente Matlab/Simulink/SymPowerSystems foram realizadas em pequena escala (gerador de 1,1kVA). Durante as simulações foram inseridas as falhas e verificou-se a robustez dos métodos estudados para detecção, diagnóstico e tolerância a falha, com o funcionamento do conversor CC-CA do lado da rede elétrica. Conclui-se que a inversão de sistemas dinâ- micos em conjunto com o produto interno L 2 podem ser utilizados como ferramentas de detecção e diagnóstico de falhas em conversores de potência; ainda ao adicionar a técnica de redundância fı́sica, o sistema apresentou tolerância a falha o que permitiu a operação do conversor sem danos ao sistema elétrico.