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Title: Sistemas de conversão estática baseados em conversores multiníveis modulares em cascata com células do tipo meia-ponte: aplicação em sistemas CA-CC-CA monofásicos e sistemas com terminais abertos.
Other Titles: Static conversion systems based on modular multilevel converters in cascade with half-bridge cells: application in single-phase CA-CC-CA systems and systems with open terminals.
???metadata.dc.creator???: SILVA, Italo Roger Ferreira Moreno Pinheiro da.
???metadata.dc.contributor.advisor1???: JACOBINA, Cursino Brandão.
???metadata.dc.contributor.advisor2???: OLIVEIRA, Alexandre Cunha.
???metadata.dc.contributor.referee1???: LIMA, Antonio Marcus Nogueira.
???metadata.dc.contributor.referee2???: CORRÊA, Maurício Beltrão de Rossiter.
???metadata.dc.contributor.referee3???: ANTUNES, Fernando Luiz Marcelo.
???metadata.dc.contributor.referee4???: FREITAS, Isaac Soares de.
Keywords: Sistemas de conversão estática;Conversores multiníveis modulares;Sistemas CA-CC-CA monofásicos;Estratégia de modulação por largura de pulso;Sistemas de acionamento de máquinas;Conversores com braços compartilhados;Acionamento de máquinas trifásicas;Static conversion systems;Multilevel modular converters;Single-phase AC-CC-AC systems;Pulse width modulation strategy;Machine drive systems;Converters with shared arms;Activation of three-phase machines
Issue Date: Nov-2016
Publisher: Universidade Federal de Campina Grande
Citation: SILVA, Italo Roger Ferreira Moreno Pinheiro. Sistemas de conversão estática baseados em conversores multiníveis modulares em cascata com células do tipo meia-ponte: aplicação em sistemas CA-CC-CA monofásicos e sistemas com terminais abertos. 2016. 109f. 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, 2016. Disponível em: http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/18186
???metadata.dc.description.resumo???: Esta tese propõe dois sistemas modulares de conversão de energia baseados na topologia multinível modular double-star chopper-cells (DSCC), cujos braços s˜ao formados da associação série de subm´odulos (SMs) — células idênticas em meia-ponte. O primeiro sistema ´e aplicado `a conversão CA-CC-CA monofásica por meio de três conversores com braços compartilhados. Dentre esses conversores, versões híbridas são propostas que conduzem `a redução das perdas por condução, embora restritas `a operação com frequências de entrada e saída iguais. Conforme discutido, pode-se operar o sistema modular com frequências diferentes, mas o barramento CC requer uma capacidade de tens˜ao maior que em a operação com frequências iguais. Os conversores monofásicos são avaliados quanto `a regulação de tensão de saída e de corrente de entrada com capacidade de compensação de harmônicos. O segundo sistema ´e aplicado ao acionamento de máquinas trifásicas com terminais de enrolamentos abertos (open-end windings) (OEW), cujo propósito ´e melhorar as formas de onda de saída e prover ao inversor modular DSCC a capacidade de tolerância a curto circuitos no barramento CC. Então, utiliza-se um inversor modular DSCC de baixa escala e um inversor de dois níveis (two-level ) (2L) comandado na frequência fundamental para redução das perdas por chaveamento. De modo geral, os sistemas propostos s˜ao estudados no interesse de maximizar a qualidade de energia de saída por meio da topologia modular DSCC, com redução das perdas totais. Os limites operacionais são investigados e, para a operação o apropriada dos sistemas propostos, apresentam-se técnicas de geração das referências das tensões de polo — a depender da topologia. Ademais, propõe-se um algoritmo de redução do número de portadoras da estratégia de modulação com portadoras com fase deslocada. Por fim, o desempenho dos sistemas é avaliado mediante resultados simulados e experimentais.
Abstract: This thesis proposes two modular energy conversion systems based on a modular multilevel topology with double-star chopper-cells (DSCC), whose arms are mounted from the series association of submodules (SMs) — identical cells arranged in half bridge. The first system is applied to single-phase AC-DC-AC conversion by means of three converters with shared legs. Among these converters, hybrid versions are proposed leading to a reduction of conduction losses, although restricted to operation with equal input and output frequencies. As discussed, the modular system can operate with different frequencies, but the DC link requires higher voltage capacity than in operation with equal frequencies. The single-phase converters are evaluated for output-voltage and input-current regulation with harmonic compensation capability. The second system is applied to three-phase machine drive with open-end windings (OEW), whose purpose aims to improve the output waveforms and to provide to the modular DSCC inverter the short-circuit tolerance on the DC link. Thus, this system uses a low-scale modular DSCC inverter and a two-level (2L) inverter operated at fundamental frequency for reducing switching losses. In general, the proposed systems are studied in the interests of maximizing output quality from the modular DSCC topology, with total loss reduction. The operating limits are investigated and, for a proper operation of the proposed systems, techniques of generation of the pole-voltage references are presented — depending on the topology. In addition, an algorithm to reduce the number of carriers is proposed for the modulation strategy with phase-shifted carriers. Finally, the performance of the systems is evaluated by simulation and experimental results.
Keywords: Sistemas de conversão estática
Conversores multiníveis modulares
Sistemas CA-CC-CA monofásicos
Estratégia de modulação por largura de pulso
Sistemas de acionamento de máquinas
Conversores com braços compartilhados
Acionamento de máquinas trifásicas
Static conversion systems
Multilevel modular converters
Single-phase AC-CC-AC systems
Pulse width modulation strategy
Machine drive systems
Converters with shared arms
Activation of three-phase machines
???metadata.dc.subject.cnpq???: Engenharia Elétrica.
URI: http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/18186
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