Estudo e desenvolvimento de uma fonte CA de potência híbrida baseada em conversor multinível modular
Date
2013-08-30Metadata
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Esta Dissertação contribuiu com o estudo de fontes CA de potência (AC Power Source
ACPS), através da proposta, desenvolvimento e implementação de uma nova topologia
híbrida de ACPS. De forma geral, a topologia híbrida proposta é definida a partir da conexão
série entre um Conversor Multinível Modular (Modular Multilevel Converter MMC),
denominado amplificador principal, e um Amplificador Linear de Potência (Linear Power
Amplifier LPA), denominado amplificador de correção. Com esta conexão, a ACPS
proposta sintetiza uma forma de onda de saída com elevada fidelidade em relação à forma de
onda de referência, juntamente com elevada banda-passante. A principal contribuição da
topologia proposta é a possibilidade de simplificação do estágio de entrada do amplificador
principal, uma vez que o MMC requer apenas um barramento CC para o fornecimento de
potência à carga. No decorrer deste trabalho, também é apresentada uma análise para o
projeto do barramento CC do amplificador linear, uma vez que o mesmo influencia
diretamente no rendimento da ACPS. Em relação ao amplificador principal, são apresentados
os modelos dinâmicos para o projeto do sistema de controle, que deve garantir a minimização
da componente circulante dos polos do MMC, bem como garantir o balanço de potência do
conversor através do controle da soma e da subtração das tensões dos capacitores das células.
Adicionalmente, é apresentada uma análise para o projeto dos indutores dos polos em função
da ondulação de corrente na frequência de chaveamento. O protótipo da ACPS é composto
por oito submódulos meia-ponte, acionados através do sistema de controle implementado em
um Processador Digital de Sinais (Digital Signal Processor DSP) e através do algoritmo de
do balanço das tensões implementado em uma FPGA (Field-Programmable Gate Array). A
partir da implementação da ACPS em laboratório, são apresentados os resultados
experimentais com o propósito de comprovar a metodologia empregada no projeto dos
amplificadores principal e de correção, bem como da estratégia de controle.