dc.creator.ID |
FREITAS, N. B. |
pt_BR |
dc.creator.Lattes |
http://lattes.cnpq.br/9047566683168252 |
pt_BR |
dc.contributor.advisor1 |
JACOBINA, Cursino Brandão. |
|
dc.contributor.advisor1ID |
JACOBINA, C. B. |
pt_BR |
dc.contributor.advisor1Lattes |
http://lattes.cnpq.br/0261885352003041 |
pt_BR |
dc.contributor.referee1 |
ROCHA, Nady. |
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dc.contributor.referee2 |
BRADASCHIA, Fabricio. |
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dc.description.resumo |
Neste trabalho são propostas, caracterizadas e analisadas novas topologias e técnicas de
controle de conversores multiníveis CA/CC/CA e CC/CA aplicados a sistemas de conversão
e compensação de energia. São buscadas configurações com: 1) menores distorções
harmônicas das tensões geradas; 2) menores perdas nos semicondutores; 3) menor estresse
nos componentes; e 4) menor custo, no caso das configurações unidirecionais. Os conversores
CA/CC/CA estudados fornecem tensão com baixa distorção harmônica e amplitude
e fase constantes a uma carga consumindo uma corrente da rede elétrica senoidal e com
alto fator de potência. Esses conversores podem ser utilizados em aplicações similares às
que usam UPSs e UPQCs. São estudadas três categorias de conversores CA/CC/CA: 1)
monofásicos/monofásicos unidirecionais; 2) monofásicos/monofásicos bidirecionais; e 3) monofásicos/
trifásicos bidirecionais. Dois conversores CA/CC/CA monofásicos/monofásicos
unidirecionais são propostos e um deles possui desempenho aproximado e menor custo
que o convencional. Dois conversores CA/CC/CA monofásicos/monofásicos bidirecionais
são propostos. Ambos podem ser utilizados para mitigar harmônicos e sobretensões na
componente fundamental da tensão da rede elétrica. Para obter essa característica, uma
configuração utiliza um transformador operando na frequência da rede elétrica, enquanto
a outra utiliza uma ponte H. Comparadas às configurações convencionais, as propostas
possuem menores perdas por chaveamento e maiores perdas por condução. Dois conversores
CA/CC/CA monofásicos/trifásicos bidirecionais para aplicações nas quais as frequências
da rede elétrica e da carga são iguais são estudados. Comparados ao conversor convencional
e operando com a amplitude da tensão na carga igual a aproximadamente metade da
amplitude da tensão da rede elétrica, eles reduzem as tensões e a potência processada
pelas chaves, a distorção harmônica total com a mesma frequência de amostragem e as
perdas por chaveamento e totais. Para os sistemas CC/CA, são estudados inversores
multiníveis monofásicos com transformadores em cascata. A topologia proposta possui dois
barramentos CC e dois braços compartilhados. A generalização do conversor e o cálculo dos
parâmetros que maximizam o número de níveis gerados são apresentados. Comparado às
configurações convencionais, a proposta tem mais níveis por transformador/braço quando
as configurações têm o mesmo número de braços/transformadores e possui menores perdas
por chaveamento e maiores perdas por condução. As topologias estudadas neste trabalho
são comparadas utilizado critérios como quantidade e estresse nos componentes, distorção
harmônica das tensões geradas, frequências de chaveamento das chaves e perdas nos
semicondutores. Os limites de operação dos conversores são apresentados, bem como os
sistemas de controle. Implementações experimentais foram utilizadas para comprovar a
teoria apresentada e mostrar a viabilidade dos sistemas. |
pt_BR |
dc.publisher.country |
Brasil |
pt_BR |
dc.publisher.department |
Centro de Engenharia Elétrica e Informática - CEEI |
pt_BR |
dc.publisher.program |
PÓS-GRADUAÇÃO EM LETRAS EM REDE PROFLETRAS (UFRN) |
pt_BR |
dc.publisher.initials |
UFCG |
pt_BR |
dc.subject.cnpq |
Engenharia Elétrica. |
pt_BR |
dc.title |
Sistema de conversão de energia multiníveis CA/CC/CA e CC/CA. |
pt_BR |
dc.date.issued |
2020-03 |
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dc.description.abstract |
This work consists of the study, characterization, and analysis of new topologies and
control techniques of AC/DC/AC and DC/AC multilevel energy conversion systems. The
main motivation is to find configurations with 1) lower voltage harmonic distortion; 2)
lower semiconductor losses; 3) components with lower rating; and 4) lower cost, in the case
of the unidirectional converters. The studied AC/DC/AC converters generate voltages
with low harmonic distortions and constant amplitude and phase and keep the grid current
sinusoidal and with high power factor. These converters can be utilized in UPS and
UPQC applications. Considering the AC/DC/AC systems, three types of converters are
studied: 1) single-phase to single-phase unidirectional; 2) single-phase to single-phase
bidirectional; 3) single-phase to three-phase bidirectional. Two AC/DC/AC single-phase to
single-phase unidirectional converters are proposed and one of them has similar performance
and lower cost than the conventional one. Two AC/DC/AC single-phase to single-phase
bidirectional converters are proposed. Both converters can be used to mitigate fundamental
overvoltage and voltage harmonics at the grid. One converter accomplishes this using a line
frequency transformer and the other using an H-bridge. Compared with the conventional
configurations, the proposed ones have lower switching and higher conduction losses.
Two AC/DC/AC single-phase to three-phase bidirectional are studied. They are more
interesting for applications in which grid and load fundamental frequencies are the same.
Compared with the conventional topologies and operating with the load voltage equal to
approximately half the amplitude of the grid voltage, these converters decrease the voltages
and the power processed by the switches, the total harmonic distortion with the same
sampling frequency and the switching and total losses. Considering the DC/AC systems,
multilevel single-phase inverters with cascaded transformers are studied. The proposed
topology is a single-phase topology with two dc links and two shared legs. A generalized
model of the topology is presented followed by the calculation of its parameters to maximize
the number of equally spaced voltage levels. Compared with the conventional topologies,
the proposed one has more levels per transformer/leg when the configurations have the
same number of legs/transformers, and has lower switching and higher conduction losses.
The AC/DC/AC and DC/AC configurations are analyzed and compared considering,
for example, the number of dc links, dc-links voltages values, harmonic distortion of the
generated voltages, and semiconductors conduction and switching losses. The regions of
operation of the converters are presented. The control systems of the studied converters
are presented and the control of the dc-links voltages is highlighted. Experimental results
are provided to prove the theoretical results and the viability of the systems. |
pt_BR |
dc.identifier.uri |
http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/21879 |
|
dc.date.accessioned |
2021-11-08T12:10:50Z |
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dc.date.available |
2021-11-08 |
|
dc.date.available |
2021-11-08T12:10:50Z |
|
dc.type |
Tese |
pt_BR |
dc.subject |
Sistemas de conversão de energia multiníveis |
pt_BR |
dc.subject |
Controle de barramento CC |
pt_BR |
dc.subject |
Conversores CA/CC/CA |
pt_BR |
dc.subject |
Estratégia PWM vetorial |
pt_BR |
dc.subject |
Modulação por largura de pulso vetorial |
pt_BR |
dc.subject |
Processamento de energia |
pt_BR |
dc.subject |
Conversores multiníveis |
pt_BR |
dc.subject |
Controle de conversores multiníveis |
pt_BR |
dc.subject |
Multilevel Energy Conversion Systems |
pt_BR |
dc.subject |
DC bus control |
pt_BR |
dc.subject |
AC/DC/AC Converters |
pt_BR |
dc.subject |
DC/AC Converters |
pt_BR |
dc.subject |
Vector PWM strategy |
pt_BR |
dc.subject |
Modulation by vector pulse width |
pt_BR |
dc.subject |
Energy processing |
pt_BR |
dc.subject |
Multilevel Converters |
pt_BR |
dc.subject |
Control of multilevel converters |
pt_BR |
dc.rights |
Acesso Aberto |
pt_BR |
dc.creator |
FREITAS, Nayara Brandão de. |
|
dc.publisher |
Universidade Federal de Campina Grande |
pt_BR |
dc.language |
por |
pt_BR |
dc.title.alternative |
AC/DC/AC and DC/AC multilevel power conversion system. |
pt_BR |
dc.description.sponsorship |
CNPq |
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dc.identifier.citation |
FREITAS, Nayara Brandão de. Sistema de conversão de energia multiníveis CA/CC/CA e CC/CA. 2020. 231f. (Tese de Doutorado) Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Centro de Engenharia Elétrica e Informática, Universidade Federal de Campina Grande - Paraíba - Brasil, 2020. Disponível em: http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/21879 |
pt_BR |