Sistemas de compensação em derivação baseados em conversores paralelos e interconectados.
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Publication Date: | 2015 |
Format: | Doctoral thesis |
Language: | por |
Source: | Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFCG |
Download full: | http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/9473 |
Summary: | O filtro ativo de potência (FAP) em derivação é a solução mais empregada para melhorar a qualidade da energia em sistemas elétricos. Os FAPs em deriva c~ao compensam harmônicas de corrente e reativos demandadas por cargas não lineares. Com essa função, estruturas de conversores vêm sendo amplamente estudadas na literatura, visando melhorar a qualidade das formas de onda geradas e o rendimento dos conversores. Neste sentido, este trabalho propõe o estudo de associações em paralelo e cascata (interconectada) de conversores com função de FAPs em derivação, aplicados a sistemas de três ou quatro os e na compensação de cargas equilibradas ou desequilibradas. Adicionalmente, são apresentadas características de múltiplas funções das topologias com paralelismo, possibilitando o fornecimento de tensões adequadas as cargas, em casos de distúrbios nas mesmas. Dentre as topologias estudadas algumas s~ao propostas neste trabalho e outras já foram estudadas na literatura, no entanto, para todas as topologias, são mostrados alguns aspectos não discutidos previamente na literatura. Todas as topologias apresentadas são comparadas com as convencionais em questões como: distorções harmônicas das correntes da rede e perdas nos conversores (chaves semicondutoras e barramentos CC). São abordados os seguintes aspectos para cada topologia: (i) modelagem dinâmica; (ii) estratégias PWM; (iii) estratégia de controle e (iv) resultados de simulação e experimentais. Em termos de controle, aspectos importantes são tratados, como: a mitigação da corrente de circulação e o balanceamento dos barramentos CC. As topologias compostas por associação de conversores ou braços em paralelo permitem reduzir as correntes nas chaves, o que possibilita a utilização de chaves de menor corrente (menor custo) ou aderir a característica de redundância intrínseca à topologia. Já as topologias interconectadas reduzem os níveis de tensão nas chaves. Ambos os tipos de conexões permitem aumentar o número de níveis nas tensões, por meio das técnicas PWM, e reduzir a THD das correntes da rede. Com isto, pode-se reduzir a frequência de chaveamento para se atingir os valores de THD desejados e reduzir as perdas nos dispositivos semicondutores em comparação com as topologias convencionais. |
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Sistemas de compensação em derivação baseados em conversores paralelos e interconectados.Shunt compensation systems based on parallel and interconnected converters.Conversores ElétricosQualidade de EnergiaFiltro Ativo de PotênciaSistemas de Compensação em DerivaçãoCargas Não LinearesDistorção Harmônica e PerdasElectrical ConvertersPower QualityActive Power FilterDrift Compensation SystemsNon-Linear LoadsHarmonic Distortion and LossesEngenharia elétricaO filtro ativo de potência (FAP) em derivação é a solução mais empregada para melhorar a qualidade da energia em sistemas elétricos. Os FAPs em deriva c~ao compensam harmônicas de corrente e reativos demandadas por cargas não lineares. Com essa função, estruturas de conversores vêm sendo amplamente estudadas na literatura, visando melhorar a qualidade das formas de onda geradas e o rendimento dos conversores. Neste sentido, este trabalho propõe o estudo de associações em paralelo e cascata (interconectada) de conversores com função de FAPs em derivação, aplicados a sistemas de três ou quatro os e na compensação de cargas equilibradas ou desequilibradas. Adicionalmente, são apresentadas características de múltiplas funções das topologias com paralelismo, possibilitando o fornecimento de tensões adequadas as cargas, em casos de distúrbios nas mesmas. Dentre as topologias estudadas algumas s~ao propostas neste trabalho e outras já foram estudadas na literatura, no entanto, para todas as topologias, são mostrados alguns aspectos não discutidos previamente na literatura. Todas as topologias apresentadas são comparadas com as convencionais em questões como: distorções harmônicas das correntes da rede e perdas nos conversores (chaves semicondutoras e barramentos CC). São abordados os seguintes aspectos para cada topologia: (i) modelagem dinâmica; (ii) estratégias PWM; (iii) estratégia de controle e (iv) resultados de simulação e experimentais. Em termos de controle, aspectos importantes são tratados, como: a mitigação da corrente de circulação e o balanceamento dos barramentos CC. As topologias compostas por associação de conversores ou braços em paralelo permitem reduzir as correntes nas chaves, o que possibilita a utilização de chaves de menor corrente (menor custo) ou aderir a característica de redundância intrínseca à topologia. Já as topologias interconectadas reduzem os níveis de tensão nas chaves. Ambos os tipos de conexões permitem aumentar o número de níveis nas tensões, por meio das técnicas PWM, e reduzir a THD das correntes da rede. Com isto, pode-se reduzir a frequência de chaveamento para se atingir os valores de THD desejados e reduzir as perdas nos dispositivos semicondutores em comparação com as topologias convencionais.Shunt active power lter (SAPF) is the solution most used to improve the electrical power system quality. Harmonics of the load current emitted by nonlinear loads are compensated by those lters. Converter structures have been widely studied in literature with SAPF function. These structures aim to improve the quality of waveforms generated and performance of converters. In this work, parallel and cascaded (interconnected) converter associations are studied, both with SAPF function, connected in three or four wires systems and applied in balanced and unbalanced systems. In additional, aspects of multifunction of parallel topologies are presented, these topologies provide adequate voltage supply to loads in voltage disturbance cases. Almong all topologies studied in this work, some are proposed and others are studied in previous works. However, some new aspects are shown for all topologies. Comparisons with conventional topologies were done regarding: harmonic distortions of grid currents and semiconductor and dc-link losses. For each topology studied the following aspects were considered: (i) dynamic modelling of the con guration; (ii) PWM strategy, (iii) control approach and (iv) simulation and experimental results. In terms of control strategy, some aspects are carried out: mitigation of circulating current and dc-link voltage balance. The topologies composed of two parallel converters or legs reduce current level on switches, allowing cheapest switches to be used or redundance characteristic to be added in the system. The interconnected topologies reduce the voltage levels on the switches. Both types of connections allow to increase the number of voltage steps, by PWM techniques, and to reduce the THD of grid currents. The results show that it is possible to reduce the switching frequency with purpose of equal the THD of conventional structures and to reduce the losses in the semiconductor devices.Universidade Federal de Campina GrandeBrasilCentro de Engenharia Elétrica e Informática - CEEIPÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA ELÉTRICAUFCGJACOBINA, Cursino Brandão.JACOBINA, C. B.http://lattes.cnpq.br/0261885352003041OLIVEIRA, Alexandre Cunha.NEVES, Francisco de Assis dos Santos.CORRÊA, Maurício Beltrão de Rossiter.RIBEIRO, Ricardo Lúcio de Araújo.FABRÍCIO, Edgard Luiz Lopes.2015-02-052019-11-25T13:24:38Z2019-11-252019-11-25T13:24:38Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesishttp://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/9473FABRICIO, Edgard Luiz Lopes. Sistemas de compensação em derivação baseados em conversores paralelos e interconectados. 2015. 295f. (Tese) Doutorado em Engenharia Elétrica, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Centro de Engenharia Elétrica e Informática , Universidade Federal de Campina Grande – Campina Grande - Paraíba - Brasil, 2015.porinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFCGinstname:Universidade Federal de Campina Grande (UFCG)instacron:UFCG2021-04-22T13:52:13Zoai:localhost:riufcg/9473Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttp://bdtd.ufcg.edu.br/PUBhttp://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/oai/requestbdtd@setor.ufcg.edu.br || bdtd@setor.ufcg.edu.bropendoar:48512021-04-22T13:52:13Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFCG - Universidade Federal de Campina Grande (UFCG)false |
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O filtro ativo de potência (FAP) em derivação é a solução mais empregada para melhorar a qualidade da energia em sistemas elétricos. Os FAPs em deriva c~ao compensam harmônicas de corrente e reativos demandadas por cargas não lineares. Com essa função, estruturas de conversores vêm sendo amplamente estudadas na literatura, visando melhorar a qualidade das formas de onda geradas e o rendimento dos conversores. Neste sentido, este trabalho propõe o estudo de associações em paralelo e cascata (interconectada) de conversores com função de FAPs em derivação, aplicados a sistemas de três ou quatro os e na compensação de cargas equilibradas ou desequilibradas. Adicionalmente, são apresentadas características de múltiplas funções das topologias com paralelismo, possibilitando o fornecimento de tensões adequadas as cargas, em casos de distúrbios nas mesmas. Dentre as topologias estudadas algumas s~ao propostas neste trabalho e outras já foram estudadas na literatura, no entanto, para todas as topologias, são mostrados alguns aspectos não discutidos previamente na literatura. Todas as topologias apresentadas são comparadas com as convencionais em questões como: distorções harmônicas das correntes da rede e perdas nos conversores (chaves semicondutoras e barramentos CC). São abordados os seguintes aspectos para cada topologia: (i) modelagem dinâmica; (ii) estratégias PWM; (iii) estratégia de controle e (iv) resultados de simulação e experimentais. Em termos de controle, aspectos importantes são tratados, como: a mitigação da corrente de circulação e o balanceamento dos barramentos CC. As topologias compostas por associação de conversores ou braços em paralelo permitem reduzir as correntes nas chaves, o que possibilita a utilização de chaves de menor corrente (menor custo) ou aderir a característica de redundância intrínseca à topologia. Já as topologias interconectadas reduzem os níveis de tensão nas chaves. Ambos os tipos de conexões permitem aumentar o número de níveis nas tensões, por meio das técnicas PWM, e reduzir a THD das correntes da rede. Com isto, pode-se reduzir a frequência de chaveamento para se atingir os valores de THD desejados e reduzir as perdas nos dispositivos semicondutores em comparação com as topologias convencionais. |
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