Estratégias de modulação aplicadas a conversor CA-CA modular multinível
Este trabalho apresenta contribuições para o desenvolvimento de um conversor modular multinível CA-CA, aplicado em uma topologia de transformador eletrônico de potência destinado a aplicações em tração elétrica e em redes de distribuição com características monofásicas. Alguns dos principais desafio...
| Autor: | |
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| Tipo de recurso: | tesis doctoral |
| Estado: | Versión publicada |
| Fecha de publicación: | 2024 |
| País: | Brasil |
| Institución: | Universidade do Estado de Santa Catarina (UDESC) |
| Repositorio: | Repositório Institucional da Udesc |
| Idioma: | portugués |
| OAI Identifier: | oai:repositorio.udesc.br:UDESC/20322 |
| Acceso en línea: | https://repositorio.udesc.br/handle/UDESC/20322 |
| Access Level: | acceso abierto |
| Palabra clave: | Conversor Modular Multinível CA-CA Estratégia de Modulação Multinível Transformador Eletrônico de Potência Transformador de Média Frequência |
| Sumario: | Este trabalho apresenta contribuições para o desenvolvimento de um conversor modular multinível CA-CA, aplicado em uma topologia de transformador eletrônico de potência destinado a aplicações em tração elétrica e em redes de distribuição com características monofásicas. Alguns dos principais desafios associados ao conversor incluem: o equilíbrio das tensões nos capacitores, a forma de onda da tensão de saída de dois níveis, que apresenta um elevado degrau de tensão e significativa distorção harmônica, a elevada indutância nos braços do conversor, resultando em uma queda de tensão acentuada com o aumento da frequência de saída do conversor, e o controle da corrente de circulação. A principal motivação deste trabalho é desenvolver um esquema de modulação multinível capaz de mitigar os problemas associados ao conversor. A principal contribuição deste trabalho reside na associação das estratégias de modulação multinível Phase-shifted e Staircase, visando reduzir o degrau de tensão e a distorção harmônica da tensão de saída do conversor, utilizar um indutor nos terminais de entrada do conversor para limitar a ondulação da corrente em altas frequências e, ainda, reduzir o valor da indutância empregada nos braços do conversor. Como contribuições secundárias, são apresentados alguns exemplos de operação do conversor, como abaixador e elevador de tensão, dependendo do modo de operação e do número de níveis adotados nas tensões intermediária e de saída do conversor. Um protótipo foi projetado e implementado em uma escala de baixa potência, com tensão de entrada de 220 V, frequência de entrada de 60 Hz, potência de 1 kW, frequência de saída de 2 kHz, frequência de comutação de 20 kHz, e composto por 12 células H-Bridge, sendo 3 células por braço. Os resultados experimentais demonstram a operação do conversor em três formas de operação, com especificações de tensão de entrada de até 120 V, potência máxima de 75 W e frequência máxima de comutação de 20 kHz, utilizando 8 células H-Bridge, com 2 células por braço. |
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