Modulação space vector para conversores multiníveis com células assimétricas em cascata sob condições de faltas
Resumo
Esta Tese propõe uma estratégia de modulação Space Vector (SV) para conversores
multiníveis com células assimétricas em cascata durante operação normal e com faltas nas
células de potência, garantindo a não ocorrência de saturação do conversor sempre que esta
não for desejada, especialmente durante faltas. Os vetores de comutação e as referências de
tensão são representados no sistema de coordenadas das tensões de linha de saída. Desta
forma, os vetores de comutação apresentam apenas coordenadas inteiras, facilitando a
implementação do algoritmo proposto. A modulação é desenvolvida de forma a garantir
que as células de maior tensão comutem em baixa frequência, pela escolha de apenas
um vetor por período de comutação, minimizando as perdas de comutação do conversor.
Para as células de menor tensão (1pu), que comutam com PWM, foram desenvolvidos três
algoritmos para definição das sequências de comutação: definição (i) offline, (ii) online e
(iii) híbrida, onde as modulações geométrica com portadora e SV são mescladas em uma
abordagem única e simplificada. O algoritmo SV é descrito de maneira genérica, para
conversores com qualquer número de níveis, e, na sequência, são apresentados resultados
de simulação e experimentais para, respectivamente, conversores multiníveis com células
assimétricas em cascata com razão das tensões dos barramentos CC de 1:2:4pu e 1:2pu.
Este algoritmo não faz uso de retas de separação convencionais para encontrar os domínios
onde as múltiplas referências para as células de potência se encontram dentro do diagrama
SV. Também evita ao máximo a saturação do conversor, e, quando esta é inevitável,
detecta sua ocorrência e muda o modo de operação para sobremodulação. Esta é tratada
por meio de modificações no algoritmo original, permitindo a operação do conversor com
um maior número de índices de modulação e condições de falta. É mostrado que existem
dois casos de sobremodulação durante faltas nas células de potência: no primeiro, ainda há
uma área no interior do diagrama SV onde a sobremodulação é evitada, e, no segundo, o
conversor sobremodula durante praticamente todo o tempo. São propostas estratégias de
modulação para ambos os casos, incluindo a inserção de um filtro passa-faixa no segundo,
para minimizar as distorções e os desequilíbrios que surgem nas tensões de linha de saída
do conversor, quando este se encontra neste modo de operação. Para a sobremodulação,
também são apresentados resultados de simulação e experimentais para os conversores
multiníveis com células assimétricas em cascata com razão das tensões dos barramentos
CC de 1:2:4pu e 1:2pu. Por fim, as conclusões finais são apresentadas e são propostos
trabalhos futuros.