Contribuição ao estudo de estratégias de modulação aplicadas a conversores multiníveis com diodos de grampeamento

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Grigoletto, Felipe Bovolini
Data de Publicação: 2009
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Manancial - Repositório Digital da UFSM
Texto Completo: http://repositorio.ufsm.br/handle/1/8484
Resumo: This dissertation deals with modulation techniques for multilevel diode clamped converters. The major challenge to be overcome by modulation strategies to these converters is the balance of the dc-link voltage capacitors, whilst minimizing the THD of output voltages. Among the modulation strategies reported in literature for this purpose are the carrier-based and space vector modulation techniques. Generally the space vetor methods select the nearest three vector to implement the desired output voltage vector. However, it is not always possible to remove the low frequency ripple in the dc-link voltage capacitors using this diagram vector. This work proposes a new space vector diagram that allows the elimination of the low frequency ripple in the dc-link voltage capacitors and guarantees the balance to the entire converter linear operation region, operating with any power factor load. Further constrains are derived based on the sign and magnitude of the output currents to determine the transition between the space vector diagram N3V and NS3V, making a hybrid modulation. As a result is possible to minimize the total harmonic distortion of the output voltages and to ensure the control of the averaged neutral point current. In order to make it possible to extend the results for converters with any number of levels, a carrier based modulation was proposed in this work where the modulation signals are chosen to ensure maximum use of the dc-link of the linear range of operation of converter, and eliminate low-frequency oscillation in the voltage capacitors. Moreover, it is proposed a space vector modulation strategy to back-to-back three level diode clamped converters, with the purpose to connect the wind power generation to the grid. This technique combines the utilization of the N3V and NS3V space vector diagrams for both converters connected to the same dc-link. Thus it is possible to establish a trade off between oscillation in the voltage capacitors and THD of output voltages. Experimental results and benchmarks are presented and demonstrate the good performance of the proposed methods.
id UFSM_01bef0b55eda94b577de13eea574cb9e
oai_identifier_str oai:repositorio.ufsm.br:1/8484
network_acronym_str UFSM
network_name_str Manancial - Repositório Digital da UFSM
repository_id_str
spelling Contribuição ao estudo de estratégias de modulação aplicadas a conversores multiníveis com diodos de grampeamentoContribution to study of modulation strategies for diode clamped convertersConversores multiníveis com diodos de grampeamentoEstratégias de modulaçãoGeração eólicaDiode clamped convertersModulation techniquesWind generationCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICAThis dissertation deals with modulation techniques for multilevel diode clamped converters. The major challenge to be overcome by modulation strategies to these converters is the balance of the dc-link voltage capacitors, whilst minimizing the THD of output voltages. Among the modulation strategies reported in literature for this purpose are the carrier-based and space vector modulation techniques. Generally the space vetor methods select the nearest three vector to implement the desired output voltage vector. However, it is not always possible to remove the low frequency ripple in the dc-link voltage capacitors using this diagram vector. This work proposes a new space vector diagram that allows the elimination of the low frequency ripple in the dc-link voltage capacitors and guarantees the balance to the entire converter linear operation region, operating with any power factor load. Further constrains are derived based on the sign and magnitude of the output currents to determine the transition between the space vector diagram N3V and NS3V, making a hybrid modulation. As a result is possible to minimize the total harmonic distortion of the output voltages and to ensure the control of the averaged neutral point current. In order to make it possible to extend the results for converters with any number of levels, a carrier based modulation was proposed in this work where the modulation signals are chosen to ensure maximum use of the dc-link of the linear range of operation of converter, and eliminate low-frequency oscillation in the voltage capacitors. Moreover, it is proposed a space vector modulation strategy to back-to-back three level diode clamped converters, with the purpose to connect the wind power generation to the grid. This technique combines the utilization of the N3V and NS3V space vector diagrams for both converters connected to the same dc-link. Thus it is possible to establish a trade off between oscillation in the voltage capacitors and THD of output voltages. Experimental results and benchmarks are presented and demonstrate the good performance of the proposed methods.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível SuperiorEsta dissertação de mestrado trata de estratégias de modulação para conversores multiníveis com diodos de grampeamento. O principal desafio a ser superado por técnicas de modulação aplicadas a estes conversores é o de equilibrar as tensões dos capacitores do barramento CC, enquanto que minimizando a penalização da THD das tensões de saída. Dentre as principais estratégias de modulação com esse propósito abordadas na literatura, são as estratégias baseadas na comparação com portadora e as estratégias vetoriais. Geralmente os métodos de modulação vetorial utilizam os três vetores de comutação mais próximos do vetor de tensão de referência, N3V. Entretanto nem sempre é possível eliminar as ondulações de baixa frequência presentes nas tensões dos capacitores do barramento CC em toda faixa de operação do conversor utilizando essa divisão de setores. Este trabalho deriva um novo diagrama vetorial NS3V, que possibilita a eliminação das ondulações de baixa frequência das tensões dos capacitores do barramento CC na região linear do conversor, independente do fator de potência de operação. Além disso são obtidas restrições baseadas no sinal e nas magnitudes das correntes de saída para determinar a transição entre a modulação que utiliza o diagrama vetorial N3V e o diagrama vetorial NS3V, tornando a modulação híbrida. Com isto é possível minimizar a distorção harmônica das tensões de saída e assegurar o controle da corrente média sobre um período de comutação no ponto central do divisor capacitivo. Com objetivo de facilitar a extensão dos resultados para um número qualquer de níveis, a modulação baseada na comparação com portadora foi proposta nesse trabalho onde as tensões modulantes são escolhidas de forma a garantir a máxima utilização da tensão do barramento CC na faixa linear de operação do conversor, bem como eliminar as ondulações de baixa frequência presentes nas tensões dos capacitores. Ainda, é proposta uma estratégia de modulação vetorial para conversores com diodos de grampeamento de três níveis em configuração back-toback com o propósito de conectar sistemas de geração eólica à rede. Nesta estratégia de modulação é combinada a utilização dos diagramas vetoriais N3V e NS3V para ambos os conversores conectados ao mesmo barramento CC. Dessa forma é possível estabelecer um compromisso entre ondulação das tensões dos capacitores do barramento CC e THD das tensões de saída. Resultados experimentais e análises comparativas são apresentadas e demonstram a boa performance dos métodos propostos.Universidade Federal de Santa MariaBREngenharia ElétricaUFSMPrograma de Pós-Graduação em Engenharia ElétricaPinheiro, Humbertohttp://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4765248J6Camargo, Robinson Figueiredo dehttp://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4705631A0Pinheiro, José Reneshttp://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4787136P4Grigoletto, Felipe Bovolini2017-05-252017-05-252009-04-30info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfapplication/pdfGRIGOLETTO, Felipe Bovolini. Contribution to study of modulation strategies for diode clamped converters. 2009. 157 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica) - Universidade Federal de Santa Maria, Santa Maria, 2009.http://repositorio.ufsm.br/handle/1/8484porinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Manancial - Repositório Digital da UFSMinstname:Universidade Federal de Santa Maria (UFSM)instacron:UFSM2017-07-25T14:46:48Zoai:repositorio.ufsm.br:1/8484Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttps://repositorio.ufsm.br/ONGhttps://repositorio.ufsm.br/oai/requestatendimento.sib@ufsm.br||tedebc@gmail.comopendoar:2017-07-25T14:46:48Manancial - Repositório Digital da UFSM - Universidade Federal de Santa Maria (UFSM)false
dc.title.none.fl_str_mv Contribuição ao estudo de estratégias de modulação aplicadas a conversores multiníveis com diodos de grampeamento
Contribution to study of modulation strategies for diode clamped converters
title Contribuição ao estudo de estratégias de modulação aplicadas a conversores multiníveis com diodos de grampeamento
spellingShingle Contribuição ao estudo de estratégias de modulação aplicadas a conversores multiníveis com diodos de grampeamento
Grigoletto, Felipe Bovolini
Conversores multiníveis com diodos de grampeamento
Estratégias de modulação
Geração eólica
Diode clamped converters
Modulation techniques
Wind generation
CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA
title_short Contribuição ao estudo de estratégias de modulação aplicadas a conversores multiníveis com diodos de grampeamento
title_full Contribuição ao estudo de estratégias de modulação aplicadas a conversores multiníveis com diodos de grampeamento
title_fullStr Contribuição ao estudo de estratégias de modulação aplicadas a conversores multiníveis com diodos de grampeamento
title_full_unstemmed Contribuição ao estudo de estratégias de modulação aplicadas a conversores multiníveis com diodos de grampeamento
title_sort Contribuição ao estudo de estratégias de modulação aplicadas a conversores multiníveis com diodos de grampeamento
author Grigoletto, Felipe Bovolini
author_facet Grigoletto, Felipe Bovolini
author_role author
dc.contributor.none.fl_str_mv Pinheiro, Humberto
http://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4765248J6
Camargo, Robinson Figueiredo de
http://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4705631A0
Pinheiro, José Renes
http://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4787136P4
dc.contributor.author.fl_str_mv Grigoletto, Felipe Bovolini
dc.subject.por.fl_str_mv Conversores multiníveis com diodos de grampeamento
Estratégias de modulação
Geração eólica
Diode clamped converters
Modulation techniques
Wind generation
CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA
topic Conversores multiníveis com diodos de grampeamento
Estratégias de modulação
Geração eólica
Diode clamped converters
Modulation techniques
Wind generation
CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA
description This dissertation deals with modulation techniques for multilevel diode clamped converters. The major challenge to be overcome by modulation strategies to these converters is the balance of the dc-link voltage capacitors, whilst minimizing the THD of output voltages. Among the modulation strategies reported in literature for this purpose are the carrier-based and space vector modulation techniques. Generally the space vetor methods select the nearest three vector to implement the desired output voltage vector. However, it is not always possible to remove the low frequency ripple in the dc-link voltage capacitors using this diagram vector. This work proposes a new space vector diagram that allows the elimination of the low frequency ripple in the dc-link voltage capacitors and guarantees the balance to the entire converter linear operation region, operating with any power factor load. Further constrains are derived based on the sign and magnitude of the output currents to determine the transition between the space vector diagram N3V and NS3V, making a hybrid modulation. As a result is possible to minimize the total harmonic distortion of the output voltages and to ensure the control of the averaged neutral point current. In order to make it possible to extend the results for converters with any number of levels, a carrier based modulation was proposed in this work where the modulation signals are chosen to ensure maximum use of the dc-link of the linear range of operation of converter, and eliminate low-frequency oscillation in the voltage capacitors. Moreover, it is proposed a space vector modulation strategy to back-to-back three level diode clamped converters, with the purpose to connect the wind power generation to the grid. This technique combines the utilization of the N3V and NS3V space vector diagrams for both converters connected to the same dc-link. Thus it is possible to establish a trade off between oscillation in the voltage capacitors and THD of output voltages. Experimental results and benchmarks are presented and demonstrate the good performance of the proposed methods.
publishDate 2009
dc.date.none.fl_str_mv 2009-04-30
2017-05-25
2017-05-25
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.uri.fl_str_mv GRIGOLETTO, Felipe Bovolini. Contribution to study of modulation strategies for diode clamped converters. 2009. 157 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica) - Universidade Federal de Santa Maria, Santa Maria, 2009.
http://repositorio.ufsm.br/handle/1/8484
identifier_str_mv GRIGOLETTO, Felipe Bovolini. Contribution to study of modulation strategies for diode clamped converters. 2009. 157 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica) - Universidade Federal de Santa Maria, Santa Maria, 2009.
url http://repositorio.ufsm.br/handle/1/8484
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
application/pdf
dc.publisher.none.fl_str_mv Universidade Federal de Santa Maria
BR
Engenharia Elétrica
UFSM
Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica
publisher.none.fl_str_mv Universidade Federal de Santa Maria
BR
Engenharia Elétrica
UFSM
Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica
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
repository.name.fl_str_mv Manancial - Repositório Digital da UFSM - Universidade Federal de Santa Maria (UFSM)
repository.mail.fl_str_mv atendimento.sib@ufsm.br||tedebc@gmail.com
_version_ 1805922135146758144