Sistemas de conversão CC/CA monofásicos isolados com desacoplamento de potência baseados em dupla ponte ativa.
Autor(a) principal: | |
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Data de Publicação: | 2020 |
Tipo de documento: | Tese |
Idioma: | por |
Título da fonte: | Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFCG |
Texto Completo: | http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/16779 |
Resumo: | Neste trabalho são propostos, analisados e desenvolvidos dois conversores CC/CA isolados para aplicações monofásicas (microinversores) com desacoplamento ativo da segunda harmônica de potência, os quais são concebidos a partir do conversor Dupla Ponte Ativa. O primeiro conversor possui alimentação em tensão e emprega uma ponte completa do lado CC e um cicloconversor de dois níveis do lado CA. A porta de desacoplamento é inserida no lado CC mediante a conexão de indutores nos braços da ponte e de um capacitor de desacoplamento. Uma estratégia de controle em malha aberta valida o desacoplamento da segunda harmônica de potência e a injeção de corrente na rede elétrica com alto fator de potência. O segundo conversor integra dois retificadores PWM em ponte completa mediante o acoplamento dos respectivos indutores de filtro, resultando em um sistema de quatro portas que balanceia o fluxo de potência em função das duas razões cíclicas e do ângulo de fase entre as tensões das pontes completas. A análise dos modos de operação e das expressões de potência é realizado usando a forma de onda de corrente em alta frequência. Os resultados de simulação e experimentais em condições estacionárias corroboram a exatidão desta análise. Após é implementada uma estratégia de controle em malha fechada para validar a operação como microinversor conectado à rede, permitindo avaliar o desempenho do conversor (distorção harmônica, fator de potência e eficiência) em função da potência entregue. |
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Sistemas de conversão CC/CA monofásicos isolados com desacoplamento de potência baseados em dupla ponte ativa.Single-phase isolated DC/AC conversion systems with power decoupling based on double active bridge.MicroinversorDupla Ponte Ativa (DAB)Transformador de Alta FrequênciaConversores Estáticos MonofásicosMicroinverterDual Active Bridge (DAB)High-Frequency TransformerSinglephase Static ConvertersEngenharia ElétricaNeste trabalho são propostos, analisados e desenvolvidos dois conversores CC/CA isolados para aplicações monofásicas (microinversores) com desacoplamento ativo da segunda harmônica de potência, os quais são concebidos a partir do conversor Dupla Ponte Ativa. O primeiro conversor possui alimentação em tensão e emprega uma ponte completa do lado CC e um cicloconversor de dois níveis do lado CA. A porta de desacoplamento é inserida no lado CC mediante a conexão de indutores nos braços da ponte e de um capacitor de desacoplamento. Uma estratégia de controle em malha aberta valida o desacoplamento da segunda harmônica de potência e a injeção de corrente na rede elétrica com alto fator de potência. O segundo conversor integra dois retificadores PWM em ponte completa mediante o acoplamento dos respectivos indutores de filtro, resultando em um sistema de quatro portas que balanceia o fluxo de potência em função das duas razões cíclicas e do ângulo de fase entre as tensões das pontes completas. A análise dos modos de operação e das expressões de potência é realizado usando a forma de onda de corrente em alta frequência. Os resultados de simulação e experimentais em condições estacionárias corroboram a exatidão desta análise. Após é implementada uma estratégia de controle em malha fechada para validar a operação como microinversor conectado à rede, permitindo avaliar o desempenho do conversor (distorção harmônica, fator de potência e eficiência) em função da potência entregue.In this work, two single-phase isolated DC/AC converters with active power decoupling capabilities are proposed, analyzed and developed. Thse converters are based on the Dual Active Bridge converter. The first converter is a voltage-fed type and employs a full-bridge on the DC side and a two-level cycloconverter on the AC side. The decoupling port is inserted on the DC side by connecting inductors to the bridge legs and a decoupling capacitor. An open loop control strategy validates the decoupling of the power oscillation and the injection of current into the power grid with a high power factor. The second converter integrates two full-bridge PWM rectifiers by coupling the respective filter inductors, resulting in a four-port system that balances the power flow depending on the two duty cycles and the phase angle between the voltages of the full-bridges. The analysis of the operating modes and power expressions is performed using the high frequency current waveform. The simulation and experimental results in stationary conditions corroborate the accuracy of this analysis. Afterwards, a closedloop control strategy is implemented to validate the operation as a microinverter connected to the grid, allowing the performance of the converter (harmonic distortion, power factor and eficiency) to be evaluated as a function of the delivered power.CNPqUniversidade Federal de Campina GrandeBrasilCentro de Engenharia Elétrica e Informática - CEEIPÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA ELÉTRICAUFCGSILVA, Edison Roberto Cabral da.SILVA, Edison Roberto Cabral dahttp://lattes.cnpq.br/7577873305205472VITORINO, Montiê Alves.VITORINO, M. A.http://lattes.cnpq.br/1945886683703701ANTUNES , Fernando Luiz Marcelo.FERNANDES , Darlan Alexandria.OLIVEIRA, Alexandre Cunha.BUENO, Diego Alberto Acevedo.2020-12-012020-12-21T15:08:15Z2020-12-212020-12-21T15:08:15Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesishttp://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/16779BUENO, Diego Alberto Acevedo. Sistemas de conversão CC/CA monofásicos isolados com desacoplamento de potência baseados em dupla ponte ativa. 2020. 113 f. Tese (Doutorado em Engenharia Elétrica) – Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Centro de Engenharia Elétrica e Informática, Universidade Federal de Campina Grande, Paraíba, Brasil, 2020. Disponível em: http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/16779porCapesinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFCGinstname:Universidade Federal de Campina Grande (UFCG)instacron:UFCG2021-11-08T20:59:52Zoai:localhost:riufcg/16779Biblioteca 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:48512021-11-08T20:59:52Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFCG - Universidade Federal de Campina Grande (UFCG)false |
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