dc.creator | Schuetz, Dimas Alã | |
dc.date.accessioned | 2021-10-15T13:25:19Z | |
dc.date.available | 2021-10-15T13:25:19Z | |
dc.date.issued | 2020-09-24 | |
dc.identifier.uri | http://repositorio.ufsm.br/handle/1/22415 | |
dc.description.abstract | This master’s dissertation proposes space vector modulation strategies for the Five-Levels Packed
U-Cell converter with optimization on the commutation number and balance of the floating
capacitors by use a cost function. Initially, the converter three-phase topology and their commutation
states are presented, from which the redundant states are highlighted. In sequence, some
concepts of the main modulation strategies for multilevel converters are present and the discontinuous
modulation strategies features are introduced. Based on the discontinuous modulation
features, it is proposed the definition of the reference vector for the space vector modulation
so that, when mapped to the 3D space vector diagram, it remains clamped to one face for
a certain time period. As a result, it is possible to decompose the 3D space vector diagram
in 2D planes, make the search of the reference nearest vectors easier. Furthermore, the space
vector diagram representation in the abc coordinates do not present redundancies in the converter
phase-to-phase voltages space, reducing the algorithm computational effort. In this way,
switching sequence definition ways are proposed in order to minimize the number of phase voltages
transitions between two adjacent vectors, and result in output voltages with half-wave
symmetry. Starting from the Packed U-Cell converter redundancies, the distance about the last
implemented vector is calculated as well as the error between the medium current reference for
balance the capacitor voltages, given by PI controllers, and the prediction current that flows
across these capacitors for each redundant state, remembering the Model Predictive Control technique.
By the proposed cost function, composed by the above mentioned parcels, it is selected
the redundancy that presents the least cost. The proposed modulation strategies performance is
analyzed by simulation and experimental results, considering the connection cases of the Packed
U-Cell converter with a resistive-inductive load. Based on the obtained results, comparative
analyses with previous proposed modulation strategies for this converter are presented, showing
advantages in terms of commutations number and better performance of harmonic distortion
values in the output voltages. | eng |
dc.description.sponsorship | Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES | por |
dc.language | por | por |
dc.publisher | Universidade Federal de Santa Maria | por |
dc.rights | Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International | * |
dc.rights.uri | http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/ | * |
dc.subject | Conversores multiníveis | por |
dc.subject | Estratégias de modulação | por |
dc.subject | Função custo | por |
dc.subject | Otimização | por |
dc.subject | Número de comutações | por |
dc.subject | Multilevel converters | eng |
dc.subject | Modulation strategies | eng |
dc.subject | Cost function | eng |
dc.subject | Optimization | eng |
dc.subject | Commutation number | eng |
dc.title | Modulação vetorial otimizada para o conversor packed U-cell | por |
dc.title.alternative | Optimal space vector modulation for packed U-cell converter | eng |
dc.type | Dissertação | por |
dc.description.resumo | Esta dissertação de mestrado propõe estratégias de modulação vetorial para o conversor Packed
U-Cell de cinco níveis com otimização no número de comutações dos interruptores de potência
e equilíbrio das tensões dos capacitores flutuantes, por meio da utilização de uma função custo.
Inicialmente, são apresentadas a topologia trifásica e as etapas de operação do conversor, a partir
das quais são destacados os estados redundantes do mesmo. Em sequência, são expostos alguns
conceitos das principais estratégias de modulação para conversores multiníveis, além de uma
contextualização acerca das estratégias de modulação descontínuas. Com base nas características
da modulação descontínua, é proposta a definição do vetor de referência para a estratégia
de modulação vetorial que, quando mapeado ao diagrama vetorial tridimensional, permanece
grampeado em uma das extremidades por um determinado período de tempo. Como resultado,
torna-se possível decompor o diagrama vetorial tridimensional em planos bidimensionais, simplificando
a busca pelos vetores mais próximos da referência. Além disso, a representação do
diagrama vetorial em coordenadas abc não apresenta redundâncias no espaço das tensões de fase
do conversor, reduzindo o esforço computacional do algoritmo. Nesse sentido, são propostas
formas de definição das sequências de comutação com o intuito de minimizar o número de transições
nas tensões de fase, entre vetores adjacentes, e resultar em formas de onda das tensões
de saída com simetria de meia onda. A partir das redundâncias do conversor Packed U-Cell,
calculam-se a distância em relação ao último vetor implementado e o erro entre a referência de
corrente média para manter a tensão dos capacitores flutuantes equilibradas, obtida através de
controladores do tipo proporcional-integral (PI), e a predição de corrente que flui através destes
capacitores para cada um dos estados redundantes, lembrando a técnica de controle por modelo
preditivo. Através da função custo proposta, composta pelas parcelas supracitadas, é realizada
a escolha da redundância que apresenta o menor custo. O desempenho das estratégias de modulação
propostas é avaliado através de resultados de simulação e experimentais, considerando
os casos de conexão do conversor Packed U-Cell com uma carga resistivo-indutiva. Baseado
nos resultados obtidos, análises comparativas em relação à estratégias de modulação anteriormente
propostas a este conversor são apresentadas, indicando vantagens em termos de número
de comutações e performance superior nas taxas de distorção harmônica das tensões de saída. | por |
dc.contributor.advisor1 | Pinheiro, Humberto | |
dc.contributor.advisor1Lattes | http://lattes.cnpq.br/5900576762082210 | por |
dc.contributor.referee1 | Grigoletto, Felipe Bovolini | |
dc.contributor.referee2 | Carnielutti, Fernanda de Morais | |
dc.creator.Lattes | http://lattes.cnpq.br/3985641958504658 | por |
dc.publisher.country | Brasil | por |
dc.publisher.department | Engenharia Elétrica | por |
dc.publisher.initials | UFSM | por |
dc.publisher.program | Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica | por |
dc.subject.cnpq | CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA | por |
dc.publisher.unidade | Centro de Tecnologia | por |