Estudo e implementação de inversor multinível modular configurável controlado por FPGA para aplicações de ensino e pesquisa

• Autor(a) principal: Chavez, Lucas Felipe Kochanovecz
• Data de Publicação: 2019
• Tipo de documento: Trabalho de conclusão de curso
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT))
• Texto Completo: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/16243
• topic: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA; Modulação (Eletrônica); Dispositivos de lógica programável; Inversores elétricos; Software de aplicação; Eletrônica de potência; Modulation (Electronics); Programmable logic devices; Electric inverters; Application software; Power electronics

Este trabalho apresenta um estudo a respeito dos inversores multiníveis de tensão, enfatizando o inversor multinível ponte H em cascata (Cascaded H-Bridge - CHB). Exibindo seus conceitos e premissas básicos, bem como as principais estratégias de modulações PWM (Pulse-Width Modulation) senoidal, culminando no desenvolvimento de um inversor em ponte completa modular, com potência individual de até 100W, controlado por dispositivo com lógica reconfigurável, FPGA (Field Programmable Gate Array), o qual pode ser conectado a outros módulos em cascata para aumento da quantidade de níveis de tensão de saída ou em paralelo para o acréscimo do número de fases. O modelo do inversor foi simulado no ambiente Simulink do software MatLab exibindo diferentes ondas de saída para algumas dos possíveis arranjos entre os módulos. O algoritmo de controle das chaves semicondutoras de cada ponte foi elaborado com o software Quartus II, sendo validado através do simulador ModelSim Altera, o qual foi embarcado no kit de desenvolvimento DE0-Nano contendo uma FPGA Altera Cyclone IV. A validação dos módulos foi realizada através de análises comparativas entre os resultados obtidos em simulação e nos testes em bancada, chegando em um protótipo versátil e compacto, com uma metodolgia didática e de simples utilização, exibindo exemplos de aplicações, como inversão de frequência, partida suave e controle do índice de modulação por potênciômetro, acrescentando, desta forma, para o ambiente acadadêmico a respeito dos estudos e pesquisas dos inversores multiníveis.