Estudo e aplicação de conversor multinível híbrido com uma única fonte CC

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Vargas, Tadeu
Data de Publicação: 2013
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Manancial - Repositório Digital da UFSM
Texto Completo: http://repositorio.ufsm.br/handle/1/8526
Resumo: This study proposes a modulation strategy based on geometric approach for a hybrid multilevel converter with single dc voltage source. This multilevel converter is composed of a three-phase three-level multilevel converter with neutral-point-clamped (NPC) connected in series with single-phase three-level full-bridge cells. The NPC converter operates at the fundamental frequency of the reference signals, and the switching angle of the switches is calculated to ensure that the fundamental component of the NPC converter output voltage is equal to the fundamental component of the reference voltage of the entire hybrid multilevel converter. Therefore, the full-bridge cells, which operate with pulse width modulation (PWM), do no process active power and they can be supplied by capacitors. However, to guarantee that the full-bridge cells operate in the linear region a common mode voltage is added on its reference signals. This work uses a systematic methodology for obtaining the region of possible values of common mode voltage to ensure the operation of the full-bridge cells in the linear region, it being possible to maintain the DC bus voltages regulated without distorting the output line-to-line voltages. Moreover, this study applies the hybrid multilevel converter with single DC source as input stage (rectifier) of medium-voltage variable speed drive systems, becoming an alternative for applications that require energy regeneration, high efficiency and input power factor as well as a satisfactory dynamic response. Simulation and experimental results are included to validate the analyzes presented in this work.
id UFSM-20_f410ae0eb5b800cd22c74c4f243b5dfc
oai_identifier_str oai:repositorio.ufsm.br:1/8526
network_acronym_str UFSM-20
network_name_str Manancial - Repositório Digital da UFSM
repository_id_str 3913
spelling 2017-06-052017-06-052013-03-07VARGAS, Tadeu. Study and application of hybrid multilevel converter with single DC source. 2013. 91 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica) - Universidade Federal de Santa Maria, Santa Maria, 2013.http://repositorio.ufsm.br/handle/1/8526This study proposes a modulation strategy based on geometric approach for a hybrid multilevel converter with single dc voltage source. This multilevel converter is composed of a three-phase three-level multilevel converter with neutral-point-clamped (NPC) connected in series with single-phase three-level full-bridge cells. The NPC converter operates at the fundamental frequency of the reference signals, and the switching angle of the switches is calculated to ensure that the fundamental component of the NPC converter output voltage is equal to the fundamental component of the reference voltage of the entire hybrid multilevel converter. Therefore, the full-bridge cells, which operate with pulse width modulation (PWM), do no process active power and they can be supplied by capacitors. However, to guarantee that the full-bridge cells operate in the linear region a common mode voltage is added on its reference signals. This work uses a systematic methodology for obtaining the region of possible values of common mode voltage to ensure the operation of the full-bridge cells in the linear region, it being possible to maintain the DC bus voltages regulated without distorting the output line-to-line voltages. Moreover, this study applies the hybrid multilevel converter with single DC source as input stage (rectifier) of medium-voltage variable speed drive systems, becoming an alternative for applications that require energy regeneration, high efficiency and input power factor as well as a satisfactory dynamic response. Simulation and experimental results are included to validate the analyzes presented in this work.Este estudo propõe uma estratégia de modulação baseada em abordagem geométrica para um conversor multinível híbrido com única fonte de tensão contínua. Esse conversor multinível é formado por um conversor multinível trifásico três níveis com ponto neutro grampeado (NPC Neutral Point Clamped) conectado em série com células em ponte completa monofásicas de três níveis. O conversor NPC opera na frequência fundamental dos sinais de referência, e o ângulo de comutação dos interruptores é calculado para garantir que a componente fundamental da tensão de saída do conversor NPC seja igual à componente fundamental da tensão de referência de todo o conversor multinível híbrido. Dessa forma, as células em ponte completa, que operam com modulação por largura de pulso, não processam potência ativa e podem ser alimentadas por capacitores. Contudo, para que as células em ponte completa operem na região linear é adicionada uma tensão de modo comum nos seus sinais de referência. Esse trabalho utiliza uma metodologia sistemática para obtenção da região de possíveis valores de tensão de modo comum que garantem a operação das células em ponte completa na região linear, sendo possível manter as tensões nos capacitores dos barramentos CC reguladas sem distorcer as tensões de linha de saída. Ainda, esse trabalho aplica o conversor multinível híbrido com uma única fonte de tensão contínua como estágio de entrada (retificador) de sistemas de acionamento de velocidade variável para motores de média tensão, sendo uma alternativa para aplicação que demandam regeneração de energia, elevado rendimento e fator de potência de entrada, assim como uma resposta dinâmica satisfatória. Resultados de simulação e experimentais são incluídos para validar as análises apresentadas nesse trabalho.Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológicoapplication/pdfporUniversidade Federal de Santa MariaPrograma de Pós-Graduação em Engenharia ElétricaUFSMBREngenharia ElétricaConversores multiníveisÚnica fonte CCAbordagem geométricaMultilevel convertersSingle DC sourceGeometric approachCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICAEstudo e aplicação de conversor multinível híbrido com uma única fonte CCStudy and application of hybrid multilevel converter with single DC sourceinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisRech, Cassianohttp://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4767540A9Pinheiro, Humbertohttp://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4765248J6Pinheiro, José Reneshttp://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4787136P4Mussa, Samir Ahmadhttp://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4790519Z1http://lattes.cnpq.br/9643932029883031Vargas, Tadeu30040000000740030030050050030064098d57-ec9e-498c-823c-7d3c3559e3535ffcbf32-67eb-4b48-9591-bce39b6e44882fabef7a-64f0-4823-a722-869369fe167ed18bd681-bab1-42a2-8e9f-0412560790a1e858c076-87d1-49cb-987d-0a5e55353e97info:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Manancial - Repositório Digital da UFSMinstname:Universidade Federal de Santa Maria (UFSM)instacron:UFSMORIGINALVARGAS, TADEU.pdfapplication/pdf2939633http://repositorio.ufsm.br/bitstream/1/8526/1/VARGAS%2c%20TADEU.pdfbc4000e061afcf478c814e22a8620a08MD51TEXTVARGAS, TADEU.pdf.txtVARGAS, TADEU.pdf.txtExtracted texttext/plain150046http://repositorio.ufsm.br/bitstream/1/8526/2/VARGAS%2c%20TADEU.pdf.txt91ae8dee359f59810a092e011965d285MD52THUMBNAILVARGAS, TADEU.pdf.jpgVARGAS, TADEU.pdf.jpgIM Thumbnailimage/jpeg4835http://repositorio.ufsm.br/bitstream/1/8526/3/VARGAS%2c%20TADEU.pdf.jpg1149bd48daa2fccfed0848df7f604929MD531/85262022-08-11 13:01:04.308oai:repositorio.ufsm.br:1/8526Repositório Institucionalhttp://repositorio.ufsm.br/PUBhttp://repositorio.ufsm.br/oai/requestopendoar:39132022-08-11T16:01:04Manancial - Repositório Digital da UFSM - Universidade Federal de Santa Maria (UFSM)false
dc.title.por.fl_str_mv Estudo e aplicação de conversor multinível híbrido com uma única fonte CC
dc.title.alternative.eng.fl_str_mv Study and application of hybrid multilevel converter with single DC source
title Estudo e aplicação de conversor multinível híbrido com uma única fonte CC
spellingShingle Estudo e aplicação de conversor multinível híbrido com uma única fonte CC
Vargas, Tadeu
Conversores multiníveis
Única fonte CC
Abordagem geométrica
Multilevel converters
Single DC source
Geometric approach
CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA
title_short Estudo e aplicação de conversor multinível híbrido com uma única fonte CC
title_full Estudo e aplicação de conversor multinível híbrido com uma única fonte CC
title_fullStr Estudo e aplicação de conversor multinível híbrido com uma única fonte CC
title_full_unstemmed Estudo e aplicação de conversor multinível híbrido com uma única fonte CC
title_sort Estudo e aplicação de conversor multinível híbrido com uma única fonte CC
author Vargas, Tadeu
author_facet Vargas, Tadeu
author_role author
dc.contributor.advisor1.fl_str_mv Rech, Cassiano
dc.contributor.advisor1Lattes.fl_str_mv http://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4767540A9
dc.contributor.referee1.fl_str_mv Pinheiro, Humberto
dc.contributor.referee1Lattes.fl_str_mv http://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4765248J6
dc.contributor.referee2.fl_str_mv Pinheiro, José Renes
dc.contributor.referee2Lattes.fl_str_mv http://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4787136P4
dc.contributor.referee3.fl_str_mv Mussa, Samir Ahmad
dc.contributor.referee3Lattes.fl_str_mv http://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4790519Z1
dc.contributor.authorLattes.fl_str_mv http://lattes.cnpq.br/9643932029883031
dc.contributor.author.fl_str_mv Vargas, Tadeu
contributor_str_mv Rech, Cassiano
Pinheiro, Humberto
Pinheiro, José Renes
Mussa, Samir Ahmad
dc.subject.por.fl_str_mv Conversores multiníveis
Única fonte CC
topic Conversores multiníveis
Única fonte CC
Abordagem geométrica
Multilevel converters
Single DC source
Geometric approach
CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA
dc.subject.eng.fl_str_mv Abordagem geométrica
Multilevel converters
Single DC source
Geometric approach
dc.subject.cnpq.fl_str_mv CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA
description This study proposes a modulation strategy based on geometric approach for a hybrid multilevel converter with single dc voltage source. This multilevel converter is composed of a three-phase three-level multilevel converter with neutral-point-clamped (NPC) connected in series with single-phase three-level full-bridge cells. The NPC converter operates at the fundamental frequency of the reference signals, and the switching angle of the switches is calculated to ensure that the fundamental component of the NPC converter output voltage is equal to the fundamental component of the reference voltage of the entire hybrid multilevel converter. Therefore, the full-bridge cells, which operate with pulse width modulation (PWM), do no process active power and they can be supplied by capacitors. However, to guarantee that the full-bridge cells operate in the linear region a common mode voltage is added on its reference signals. This work uses a systematic methodology for obtaining the region of possible values of common mode voltage to ensure the operation of the full-bridge cells in the linear region, it being possible to maintain the DC bus voltages regulated without distorting the output line-to-line voltages. Moreover, this study applies the hybrid multilevel converter with single DC source as input stage (rectifier) of medium-voltage variable speed drive systems, becoming an alternative for applications that require energy regeneration, high efficiency and input power factor as well as a satisfactory dynamic response. Simulation and experimental results are included to validate the analyzes presented in this work.
publishDate 2013
dc.date.issued.fl_str_mv 2013-03-07
dc.date.accessioned.fl_str_mv 2017-06-05
dc.date.available.fl_str_mv 2017-06-05
dc.type.status.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.type.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/masterThesis
format masterThesis
status_str publishedVersion
dc.identifier.citation.fl_str_mv VARGAS, Tadeu. Study and application of hybrid multilevel converter with single DC source. 2013. 91 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica) - Universidade Federal de Santa Maria, Santa Maria, 2013.
dc.identifier.uri.fl_str_mv http://repositorio.ufsm.br/handle/1/8526
identifier_str_mv VARGAS, Tadeu. Study and application of hybrid multilevel converter with single DC source. 2013. 91 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica) - Universidade Federal de Santa Maria, Santa Maria, 2013.
url http://repositorio.ufsm.br/handle/1/8526
dc.language.iso.fl_str_mv por
language por
dc.relation.cnpq.fl_str_mv 300400000007
dc.relation.confidence.fl_str_mv 400
300
300
500
500
300
dc.relation.authority.fl_str_mv 64098d57-ec9e-498c-823c-7d3c3559e353
5ffcbf32-67eb-4b48-9591-bce39b6e4488
2fabef7a-64f0-4823-a722-869369fe167e
d18bd681-bab1-42a2-8e9f-0412560790a1
e858c076-87d1-49cb-987d-0a5e55353e97
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 de Santa Maria
dc.publisher.program.fl_str_mv Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica
dc.publisher.initials.fl_str_mv UFSM
dc.publisher.country.fl_str_mv BR
dc.publisher.department.fl_str_mv Engenharia Elétrica
publisher.none.fl_str_mv Universidade Federal de Santa Maria
dc.source.none.fl_str_mv reponame:Manancial - Repositório Digital da UFSM
instname:Universidade Federal de Santa Maria (UFSM)
instacron:UFSM
instname_str Universidade Federal de Santa Maria (UFSM)
instacron_str UFSM
institution UFSM
reponame_str Manancial - Repositório Digital da UFSM
collection Manancial - Repositório Digital da UFSM
bitstream.url.fl_str_mv http://repositorio.ufsm.br/bitstream/1/8526/1/VARGAS%2c%20TADEU.pdf
http://repositorio.ufsm.br/bitstream/1/8526/2/VARGAS%2c%20TADEU.pdf.txt
http://repositorio.ufsm.br/bitstream/1/8526/3/VARGAS%2c%20TADEU.pdf.jpg
bitstream.checksum.fl_str_mv bc4000e061afcf478c814e22a8620a08
91ae8dee359f59810a092e011965d285
1149bd48daa2fccfed0848df7f604929
bitstream.checksumAlgorithm.fl_str_mv MD5
MD5
MD5
repository.name.fl_str_mv Manancial - Repositório Digital da UFSM - Universidade Federal de Santa Maria (UFSM)
repository.mail.fl_str_mv
_version_ 1801223779782754304