Aplicação do conversor multinível modular em transmissão HVDC com eliminação seletiva de harmônicos
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Editor
Universidade Federal de Minas Gerais
Descrição
Tipo
Dissertação de mestrado
Título alternativo
Primeiro orientador
Membros da banca
Pedro Francisco Donoso Garcia
Porfirio Cabaleiro Cortizo
Rodney Rezende Saldanha
Porfirio Cabaleiro Cortizo
Rodney Rezende Saldanha
Resumo
O Brasil ainda possui um grande potencial energético não explorado que deverá ser aproveitado para aumentar o parque de geração de energia elétrica. Esses recursos estão disponíveis em regiões afastadas dos grandes centros consumidores, compreendendopor exemplo, o potencial hídrico das Bacias do Tocantins, do Rio Madeira e o potencial eólico das instalações offshore. Avaliações têm mostrado que para grandes distâncias e sistemas submarinos a utilização de transmissão de corrente contínua, HVDC, é economicamente mais viável que as tradicionais transmissões em corrente alternada, HVCA. Este trabalho consiste no estudo de uma nova topologia de conversor multiníveis,com aplicação em transmissão em corrente contínua em alta tensão (HVDC), o conversor multinível modular (MMC). Para aprimorar o desempenho do sistema foi utilizado eliminação seletiva de harmônicos (SHE) na modulação.Foi utilizado o algoritmo elipsoidal de múltiplos cortes paraencontrar os ângulosda eliminação seletiva de harmônicos. Além disso, foi feito um estudo sobre seleção de células em função do índice de modulação.Três técnicas de controle são propostas e validadas, sendo elas controlepor defasamento angular,controle por índice de modulaçãoecontrole por potência ativa e reativa. Além disso, foi implementado um algoritmo para equilibrar a tensão nos capacitoresflutuantes do conversor. O comportamento do sistema foianalisado através de simulações computacionais, as técnicas de controle e de modulação foram comparadas em vários índices de desempenho.
Abstract
Brazil still has a large untapped energy potential that should be used to increase the stock of electricity generation. These resources are available in regions far from the major consuming centers, including for example, the hydroelectric potential of the Tocantins River basin, Madeira River and the offshore wind potential. Evaluations have shown that for large distances and for the subsea system, the use of a high voltage direct current transmission, HVDC, is economically more viable thantraditional high voltage alternating current transmissions, HVAC.This work consists in the study of a new multilevel converter topology, with applications in high voltage direct current transmission (HVDC) andthe Modular Multilevel Converter (MMC). To improve the systemsperformance the selective harmonic elimination pulse width modulation was used. The multiple cuts ellipsoidal algorithm was used to find the angle of the selective harmonic elimination (SHE-PWM). Furthermore, a study was done on selecting cells in accordance with the modulation index. Three control techniques are proposed and validated, which are: phase angle shift control, modulation index control and active and reactive power control. In addition, an algorithm was implemented to balance the voltage on the floating capacitors converters.The systems behavior was analyzed through computer simulations, control techniques and the modulation were compared with multiple indices performances.
Assunto
Engenharia elétrica
Palavras-chave
Conversores multinível modular (MMC), tensão (HVDC), Eliminação seletiva de harmônicos (SHE), Transmissão em alta, Capacitores flutuantes