Inversores entrelaçados aplicados a sistemas de energia ininterrupta
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Editor
Universidade Federal de Minas Gerais
Descrição
Tipo
Dissertação de mestrado
Título alternativo
Primeiro orientador
Membros da banca
Marcos Antonio Severo Mendes
Lenin Martins Ferreira Morais
Paulo Fernando Seixas
Lenin Martins Ferreira Morais
Paulo Fernando Seixas
Resumo
O paralelismo é uma técnica comumente utilizada para aumentar a potência dos conversores para lidar com as limitações atuais da tecnologia de semicondutores. Além disso, se corretamenteaplicado, o paralelismo pode gerar mais vantagens do que somente o aumento da potência. Assim, a conexão em paralelo de módulos inversores com os seus sinais de controle entrelaçados apresentavantagens como uma redução dos ripples da corrente e da tensão de saída, o que permite diminuir o tamanho dos elementos passivos ou a redução da freqüência de chaveamento. Porém, apresenta problemas na distribuição das correntes nos módulos em paralelo e gera correntes que não contribuem com a corrente de saída. O trabalho apresenta um estudo do entrelaçamento de inversores em meia ponte, no qual sãomostradas as vantagens e desvantagens do entrelaçamento mediante simulações e demonstrações analíticas. Além disso, é modelado e testado um inversor entrelaçado de dois braços com uma potênciade 4kVA cada braço. A modelagem e projeto dos controladores são feitas no tempo discreto, e o controle é feito num processador digital TMS320F2812. O controle é feito mediante realimentação com controladores do tipo Proporcional Integral para controlar a distribuição das correntes e a tensão de saída. Adicionalmente é usado um controlador repetitivo para levar a THD até limites aceitáveis.Os resultados obtidos mostram que o método utilizado controla a distribuição da corrente sem alterar consideravelmente as características do entrelaçamento. Este trabalho apresenta como contribuição as demonstrações analíticas das características eproblemas do entrelaçamento de inversores. Isto porque na literatura revisada estas propriedades somente são mencionadas fornecendo apenas resultados de simulação ou experimentais. Assim, nestetrabalho é analisado o cancelamento de harmônicos na tensão de saída, a corrente de circulação (composição harmônica, comportamento e expressão matemática) e as ondulações das grandezas numinversor entrelaçado de dois braços com acoplamento magnético entre os dois braços.
Abstract
The parallelism is a commonly used technique to increase the power of the converters in order to overcome with the current limitations of the semiconductor technology. Besides, if correctly applied, the parallelism is able to grant more advantages than just the augmentation of the power of the converter. In this way, the parallel connection of inverter modules, by interleaving their control signals gives advantages like ripple reduction in the output current and voltage, allowing reducing the size of the passive elements or reducing the switching frequency. Nevertheless, this connection is sensitive to disequilibrium in the currents distribution, and generates cross-currents. This work is a study of the interleaving of half-bridge inverters; the advantages and disadvantages of the interleaving are shown by means of simulations and analytical demonstrations. Besides, this work shows the modeling and testing process of a two arm interleaved inverter with 4kVA each arm. The modeling and design of the controllers were done in the discrete time frame, and the controller was implemented in a TMS320F2812 digital processor. The system control was done with feedback by using a set of PI controllers in order to ensure the currents distribution and theregulation of the output voltage. Also, a repetitive controller was used to take the THD to acceptable limits. The obtained results show that the used methodology controls the currents distribution withoutaltering considerably the interleaving characteristics. This work presents as a contribution the analytic demonstration of the characteristics anddrawbacks of the interleaved inverters because in the literature that was found, the properties of this parallelism are only mentioned and shown by means of simulations or experimental results. So, in this work is performed a mathematic analysis of the harmonic cancellation in the output voltage, of the cross-current (its harmonic composition, its behavior and its mathematic expression) and of the ripplesthat appear in a two-leg interleaved inverter using magnetic coupling
Assunto
Engenharia elétrica
Palavras-chave
Engenharia Elétrica