Inversor MultinÃvel HÃbrido SimÃtrico TrifÃsico de Cinco NÃveis Baseado na Topologias Half-Bridge/ANPC

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Ranoyca Nayana Alencar LeÃo e Silva
Data de Publicação: 2013
Tipo de documento: Tese
Idioma: por
Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFC
Texto Completo: http://www.teses.ufc.br/tde_busca/arquivo.php?codArquivo=9817
Resumo: Este trabalho apresenta uma topologia de inversor multinÃvel hÃbrido simÃtrico trifÃsico de cinco nÃveis, concebido a partir das estruturas meia ponte e inversor com grampeamento ativo do neutro, adequado para aplicaÃÃes com alta tensÃo e alta potÃncia. SÃo apresentados os possÃveis estados de comutaÃÃo, lÃgica de acionamento, cÃlculo dos esforÃos nos semicondutores, assim como um estudo de perdas. Duas estratÃgias de modulaÃÃo sÃo selecionadas possibilitando a operaÃÃo concomitante de metade dos interruptores em baixa frequÃncia (60 Hz) e a outra em alta frequÃncia (1020 Hz), reduzindo o nÃmero de comutaÃÃes, consequentemente as perdas nos semicondutores e o conteÃdo harmÃnico da tensÃo de saÃda. Para validar a proposta, foi desenvolvido um protÃtipo com potÃncia de 7,5 kVA e tensÃo de saÃda eficaz de linha 380 V. AlÃm disso, à apresentada a implementaÃÃo de ambas as modulaÃÃes no dispositivo lÃgico programÃvel escolhido, FPGA. Os resultados experimentais da estrutura trifÃsica validam a topologia proposta. A estrutura, operando com a modulaÃÃo baseada na PD-PWM, apresentou DHT de 29,71% e WTHD de 1,93%, enquanto que a baseada na CSV-PWM apresentou DHT de 38,45% e WTHD de 7,21%. AlÃm disso, o rendimento da estrutura proposta à superior se comparado ao da topologia Half-Bridge/NPC, conforme esperado em funÃÃo das perdas na estrutura Half-Bridge/NPC serem maiores e mal distribuÃdas.
id UFC_71a4cf159d5815dce2a88159f155f597
oai_identifier_str oai:www.teses.ufc.br:6700
network_acronym_str UFC
network_name_str Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFC
spelling info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisInversor MultinÃvel HÃbrido SimÃtrico TrifÃsico de Cinco NÃveis Baseado na Topologias Half-Bridge/ANPCFIVE LEVEL THREE PHASE SYMMETRICAL HYBRID MULTILEVEL INVERTER BASED ON A HALF-BRIDGE/ANPC TOPOLOGY2013-02-22Luiz Henrique Silva Colado Barreto65045912100http://lattes.cnpq.br/8946117901519643 88969380310http://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4776311Y1Ranoyca Nayana Alencar LeÃo e SilvaUniversidade Federal do CearÃPrograma de PÃs-GraduaÃÃo em Engenharia ElÃtricaUFCBREletrÃnica de potÃnciaANPC Half-Bridge Inverter Hybrid Multilevel Converter Modulation THDENGENHARIA ELETRICAEste trabalho apresenta uma topologia de inversor multinÃvel hÃbrido simÃtrico trifÃsico de cinco nÃveis, concebido a partir das estruturas meia ponte e inversor com grampeamento ativo do neutro, adequado para aplicaÃÃes com alta tensÃo e alta potÃncia. SÃo apresentados os possÃveis estados de comutaÃÃo, lÃgica de acionamento, cÃlculo dos esforÃos nos semicondutores, assim como um estudo de perdas. Duas estratÃgias de modulaÃÃo sÃo selecionadas possibilitando a operaÃÃo concomitante de metade dos interruptores em baixa frequÃncia (60 Hz) e a outra em alta frequÃncia (1020 Hz), reduzindo o nÃmero de comutaÃÃes, consequentemente as perdas nos semicondutores e o conteÃdo harmÃnico da tensÃo de saÃda. Para validar a proposta, foi desenvolvido um protÃtipo com potÃncia de 7,5 kVA e tensÃo de saÃda eficaz de linha 380 V. AlÃm disso, à apresentada a implementaÃÃo de ambas as modulaÃÃes no dispositivo lÃgico programÃvel escolhido, FPGA. Os resultados experimentais da estrutura trifÃsica validam a topologia proposta. A estrutura, operando com a modulaÃÃo baseada na PD-PWM, apresentou DHT de 29,71% e WTHD de 1,93%, enquanto que a baseada na CSV-PWM apresentou DHT de 38,45% e WTHD de 7,21%. AlÃm disso, o rendimento da estrutura proposta à superior se comparado ao da topologia Half-Bridge/NPC, conforme esperado em funÃÃo das perdas na estrutura Half-Bridge/NPC serem maiores e mal distribuÃdas.This work presents a new topology of a hybrid five-level inverter, conceived from the halfbridge and active neutral point clamped structures, suitable for high-voltage, high-power applications. The possible commutation stages, the switching drive logic, the semiconductors stresses mathematical analysis, and the losses study are presented. Two modulation techniques were selected in order to allow low-frequency (60 Hz) switches operate together with high-frequency switches (1020 Hz), reducing the number of commutations and, consequently, the overall losses and the output voltage total harmonic distortion. In order to validate the proposal, it was developed a 7.5 kVA prototype and AC line output voltage of 380 V. The digital implementation from both modulation techniques on the chosen programmable logic device FPGA is also presented. The experimental results relative to the three-phase structure validate the proposed topology. The topology, operating with the modulation based on Sinusoidal In-Phase Disposition - PWM, presented a THD of 29.71%, and WTHD of 1.93%, while the one based on the Centered Space Vector - PWM presented a THD of 38.45%, and a WTHD of 7.21%. Besides, the overall efficiency is superior when compared to the Half-Bridge/NPC topology, as expected, due to the fact that losses on this structure are higher and misdistributed.CoordenaÃÃo de AperfeiÃoamento de Pessoal de NÃvel Superiorhttp://www.teses.ufc.br/tde_busca/arquivo.php?codArquivo=9817application/pdfinfo:eu-repo/semantics/openAccessporreponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFCinstname:Universidade Federal do Cearáinstacron:UFC2019-01-21T11:22:51Zmail@mail.com -
dc.title.pt.fl_str_mv Inversor MultinÃvel HÃbrido SimÃtrico TrifÃsico de Cinco NÃveis Baseado na Topologias Half-Bridge/ANPC
dc.title.alternative.en.fl_str_mv FIVE LEVEL THREE PHASE SYMMETRICAL HYBRID MULTILEVEL INVERTER BASED ON A HALF-BRIDGE/ANPC TOPOLOGY
title Inversor MultinÃvel HÃbrido SimÃtrico TrifÃsico de Cinco NÃveis Baseado na Topologias Half-Bridge/ANPC
spellingShingle Inversor MultinÃvel HÃbrido SimÃtrico TrifÃsico de Cinco NÃveis Baseado na Topologias Half-Bridge/ANPC
Ranoyca Nayana Alencar LeÃo e Silva
EletrÃnica de potÃncia
ANPC
Half-Bridge Inverter
Hybrid Multilevel Converter
Modulation
THD
ENGENHARIA ELETRICA
title_short Inversor MultinÃvel HÃbrido SimÃtrico TrifÃsico de Cinco NÃveis Baseado na Topologias Half-Bridge/ANPC
title_full Inversor MultinÃvel HÃbrido SimÃtrico TrifÃsico de Cinco NÃveis Baseado na Topologias Half-Bridge/ANPC
title_fullStr Inversor MultinÃvel HÃbrido SimÃtrico TrifÃsico de Cinco NÃveis Baseado na Topologias Half-Bridge/ANPC
title_full_unstemmed Inversor MultinÃvel HÃbrido SimÃtrico TrifÃsico de Cinco NÃveis Baseado na Topologias Half-Bridge/ANPC
title_sort Inversor MultinÃvel HÃbrido SimÃtrico TrifÃsico de Cinco NÃveis Baseado na Topologias Half-Bridge/ANPC
author Ranoyca Nayana Alencar LeÃo e Silva
author_facet Ranoyca Nayana Alencar LeÃo e Silva
author_role author
dc.contributor.advisor1.fl_str_mv Luiz Henrique Silva Colado Barreto
dc.contributor.advisor1ID.fl_str_mv 65045912100
dc.contributor.advisor1Lattes.fl_str_mv http://lattes.cnpq.br/8946117901519643
dc.contributor.authorID.fl_str_mv 88969380310
dc.contributor.authorLattes.fl_str_mv http://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4776311Y1
dc.contributor.author.fl_str_mv Ranoyca Nayana Alencar LeÃo e Silva
contributor_str_mv Luiz Henrique Silva Colado Barreto
dc.subject.por.fl_str_mv EletrÃnica de potÃncia
topic EletrÃnica de potÃncia
ANPC
Half-Bridge Inverter
Hybrid Multilevel Converter
Modulation
THD
ENGENHARIA ELETRICA
dc.subject.eng.fl_str_mv ANPC
Half-Bridge Inverter
Hybrid Multilevel Converter
Modulation
THD
dc.subject.cnpq.fl_str_mv ENGENHARIA ELETRICA
dc.description.sponsorship.fl_txt_mv CoordenaÃÃo de AperfeiÃoamento de Pessoal de NÃvel Superior
dc.description.abstract.por.fl_txt_mv Este trabalho apresenta uma topologia de inversor multinÃvel hÃbrido simÃtrico trifÃsico de cinco nÃveis, concebido a partir das estruturas meia ponte e inversor com grampeamento ativo do neutro, adequado para aplicaÃÃes com alta tensÃo e alta potÃncia. SÃo apresentados os possÃveis estados de comutaÃÃo, lÃgica de acionamento, cÃlculo dos esforÃos nos semicondutores, assim como um estudo de perdas. Duas estratÃgias de modulaÃÃo sÃo selecionadas possibilitando a operaÃÃo concomitante de metade dos interruptores em baixa frequÃncia (60 Hz) e a outra em alta frequÃncia (1020 Hz), reduzindo o nÃmero de comutaÃÃes, consequentemente as perdas nos semicondutores e o conteÃdo harmÃnico da tensÃo de saÃda. Para validar a proposta, foi desenvolvido um protÃtipo com potÃncia de 7,5 kVA e tensÃo de saÃda eficaz de linha 380 V. AlÃm disso, à apresentada a implementaÃÃo de ambas as modulaÃÃes no dispositivo lÃgico programÃvel escolhido, FPGA. Os resultados experimentais da estrutura trifÃsica validam a topologia proposta. A estrutura, operando com a modulaÃÃo baseada na PD-PWM, apresentou DHT de 29,71% e WTHD de 1,93%, enquanto que a baseada na CSV-PWM apresentou DHT de 38,45% e WTHD de 7,21%. AlÃm disso, o rendimento da estrutura proposta à superior se comparado ao da topologia Half-Bridge/NPC, conforme esperado em funÃÃo das perdas na estrutura Half-Bridge/NPC serem maiores e mal distribuÃdas.
dc.description.abstract.eng.fl_txt_mv This work presents a new topology of a hybrid five-level inverter, conceived from the halfbridge and active neutral point clamped structures, suitable for high-voltage, high-power applications. The possible commutation stages, the switching drive logic, the semiconductors stresses mathematical analysis, and the losses study are presented. Two modulation techniques were selected in order to allow low-frequency (60 Hz) switches operate together with high-frequency switches (1020 Hz), reducing the number of commutations and, consequently, the overall losses and the output voltage total harmonic distortion. In order to validate the proposal, it was developed a 7.5 kVA prototype and AC line output voltage of 380 V. The digital implementation from both modulation techniques on the chosen programmable logic device FPGA is also presented. The experimental results relative to the three-phase structure validate the proposed topology. The topology, operating with the modulation based on Sinusoidal In-Phase Disposition - PWM, presented a THD of 29.71%, and WTHD of 1.93%, while the one based on the Centered Space Vector - PWM presented a THD of 38.45%, and a WTHD of 7.21%. Besides, the overall efficiency is superior when compared to the Half-Bridge/NPC topology, as expected, due to the fact that losses on this structure are higher and misdistributed.
description Este trabalho apresenta uma topologia de inversor multinÃvel hÃbrido simÃtrico trifÃsico de cinco nÃveis, concebido a partir das estruturas meia ponte e inversor com grampeamento ativo do neutro, adequado para aplicaÃÃes com alta tensÃo e alta potÃncia. SÃo apresentados os possÃveis estados de comutaÃÃo, lÃgica de acionamento, cÃlculo dos esforÃos nos semicondutores, assim como um estudo de perdas. Duas estratÃgias de modulaÃÃo sÃo selecionadas possibilitando a operaÃÃo concomitante de metade dos interruptores em baixa frequÃncia (60 Hz) e a outra em alta frequÃncia (1020 Hz), reduzindo o nÃmero de comutaÃÃes, consequentemente as perdas nos semicondutores e o conteÃdo harmÃnico da tensÃo de saÃda. Para validar a proposta, foi desenvolvido um protÃtipo com potÃncia de 7,5 kVA e tensÃo de saÃda eficaz de linha 380 V. AlÃm disso, à apresentada a implementaÃÃo de ambas as modulaÃÃes no dispositivo lÃgico programÃvel escolhido, FPGA. Os resultados experimentais da estrutura trifÃsica validam a topologia proposta. A estrutura, operando com a modulaÃÃo baseada na PD-PWM, apresentou DHT de 29,71% e WTHD de 1,93%, enquanto que a baseada na CSV-PWM apresentou DHT de 38,45% e WTHD de 7,21%. AlÃm disso, o rendimento da estrutura proposta à superior se comparado ao da topologia Half-Bridge/NPC, conforme esperado em funÃÃo das perdas na estrutura Half-Bridge/NPC serem maiores e mal distribuÃdas.
publishDate 2013
dc.date.issued.fl_str_mv 2013-02-22
dc.type.status.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.type.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
status_str publishedVersion
format doctoralThesis
dc.identifier.uri.fl_str_mv http://www.teses.ufc.br/tde_busca/arquivo.php?codArquivo=9817
url http://www.teses.ufc.br/tde_busca/arquivo.php?codArquivo=9817
dc.language.iso.fl_str_mv por
language por
dc.rights.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/openAccess
eu_rights_str_mv openAccess
dc.format.none.fl_str_mv application/pdf
dc.publisher.none.fl_str_mv Universidade Federal do CearÃ
dc.publisher.program.fl_str_mv Programa de PÃs-GraduaÃÃo em Engenharia ElÃtrica
dc.publisher.initials.fl_str_mv UFC
dc.publisher.country.fl_str_mv BR
publisher.none.fl_str_mv Universidade Federal do CearÃ
dc.source.none.fl_str_mv reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFC
instname:Universidade Federal do Ceará
instacron:UFC
reponame_str Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFC
collection Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFC
instname_str Universidade Federal do Ceará
instacron_str UFC
institution UFC
repository.name.fl_str_mv -
repository.mail.fl_str_mv mail@mail.com
_version_ 1643295173098078208

Registros relacionados