Sistemas de conversão de energia multiníveis baseados em conversores de dois e três níveis aplicados a sistemas hexafásicos.

Abstract

O uso de conversores estáticos em aplicações industriais tem impulsionado fortemente as pesquisas, na busca de soluções eĄcientes energeticamente. Dentre os conversores es- táticos atualmente utilizados, os multiníveis têm se tornado cada vez mais populares, especialmente pela característica de superar os limites operacionais de funcionamento dos conversores convencionais de dois níveis e poder operar em sistemas de mais alta potên- cia. O uso de máquinas multifases, permite o compartilhamento da corrente entre mais de três fases, possibilitando o uso de dispositivos semicondutores com baixos limites de tensão e corrente. Neste trabalho são desenvolvidas e analisadas topologias multiníveis do tipo CC-CA aplicadas no acionamento de máquinas de indução hexafásicas simétricas e assimétricas com terminais abertos. Estuda-se também, topologias multiníveis unidi- recionais do tipo CA-CC utilizadas como retiĄcadores semi-controlados em sistemas de geração de energia com geradores hexafásicos de ímã permanente, também com terminais abertos. As estruturas estudadas derivam da associação de conversores de três níveis do tipo NPC, controlados ou semi-controlados, conversores de dois níveis convencionais e pontes de diodos. Os estudos apresentados mostram que com o uso destas topologias, as formas de onda dos sinais de tensão e corrente geradas possuem baixa distorção harmô- nica e proporcionam baixas perdas de potência, sendo adequadas para uso em aplicações industriais de alta potência. Demonstra-se que a combinação das tecnologias multifases e multiníveis apresentam consideráveis vantagens em relação às topologias convencionais trifásicas de dois níveis. Neste trabalho, são desenvolvidos os modelos dinâmicos de todas as conĄgurações estudadas, as técnicas de modulação utilizadas, os sistemas de controle de sincronismo de corrente e tensão dos sistemas unidirecionais, estudos de equalização das tensões dos barramentos CC e redução da quantidade de barramentos CC. O desem- penho das conĄgurações, de acordo com os critérios de distorção harmônica de tensão e corrente, perdas de condução e chaveamento nos dispositivos semi-condutores, são re- alizados. Resultados de simulações e experimentais, para validação das topologias, são apresentados.