Retificadores trifásicos três níveis em modo de condução descontínua para geração eólica de baixa potência

• Ano de defesa: 2022
• Autor(a) principal: Stamm, Leandro de Orte
• Orientador(a): Gules, Roger
• Banca de defesa: Cortez, Daniel Flores , Coelho, Roberto Francisco , Gules, Roger
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Tecnológica Federal do Paraná; Curitiba
• Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica e Informática Industrial
• País: Brasil
• Palavras-chave em Português: Eletrônica de potência; Retificadores de corrente elétrica; Conversores de corrente elétrica; Energia eólica; Métodos de Simulação; Power electronics; Electric current rectifiers; Electric current converters; Wind power; Simulation methods
• Área do conhecimento CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA
• Link de acesso: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/29246

A geração de energia elétrica por meio de fontes renováveis cresceu consideravelmente nos últimos anos, com a geração eólica ganhando grande protagonismo. A geração eólica em baixas potências, porém, não acompanhou igualmente essa expansão. Isso se deve a uma série de adversidades que esse tipo de geração enfrenta, as quais englobam desde o desconhecimento dessa forma de geração por parte da sociedade até a falta de estudos a respeito das características dos ventos em dadas regiões, entre outras. A presente dissertação aborda e tenta solucionar uma dessas adversidades em particular: a questão entre custo e performance nos retificadores trifásicos necessários. De forma geral, as topologias retificadoras trifásicas clássicas existentes não são adequadas para esse tipo de geração: seja devido a problemas de performance, como elevados esforços nos semicondutores, seja por questões técnicas, como um ganho estático de tensão insuficiente, seja em virtude de custos elevados em relação ao nível de potência. Assim, esse trabalho objetiva a investigação e desenvolvimento de novas topologias de retificadores trifásicos propícias para emprego na geração eólica de baixa potência. Por meio de estudos teóricos, uma nova família de retificadores, agregando tanto conversores já estudados em outros trabalhos quanto conversores originais, é idealizada e proposta, bem como uma metodologia para o projeto dos componentes dos membros dessa família é desenvolvida. Os membros dessa nova família apresentam somente duas chaves e operam em modo de condução descontínua, eliminando, assim, a necessidade de um controle próprio para que as correntes de entrada acompanhem o formato das tensões de entrada. Eles são conversores robustos e de controle simples, os quais permitem um elevado fator de potência e reduzidos esforços elétricos nos semicondutores. As análises teóricas desenvolvidas são averiguadas e validadas tanto pela realização de uma série de simulações quanto por meio de um protótipo de uma das topologias originais investigada mais detalhadamente, o retificador trifásico de três níveis com estruturas SEPIC modificado. O protótipo em questão, relacionado com 90 V de tensão de pico nas fases de alimentação, tensão de saída de 622 V e potência nominal de 1000 W, apresenta um fator de potência unitário, distorção harmônica total da corrente inferior a 3 % e um rendimento de 95,4 %.