Metodologia de modulação space vector ótima aplicada a conversores estáticos
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Date
2023-12-13Primeiro coorientador
Carnielutti, Fernanda de Morais
Primeiro membro da banca
Grigoletto, Felipe Bovolini
Segundo membro da banca
Massing, Jorge Rodrigo
Terceiro membro da banca
Giacomini, Julian Cezar
Quarto membro da banca
Gabbi, Thieli Smidt
Metadata
Show full item recordAbstract
Os conversores estáticos de potência são partes fundamentais de muitos sistemas elétricos. Esses são constituídos de interruptores semicondutores que comutam em relativa alta
frequência com respeito àquelas de interesse de modo a sintetizar tensões e correntes desejadas. Neste contexto, encontra-se o campo da modulação, a qual consiste na adequada
comutação de tais interruptores de modo a sintetizar as grandezas desejadas. Nesta área
de estudo, muitos desafios são encontrados, uma vez que várias questões são levantadas
ao realizar o projeto do modulador. Cita-se, por exemplo, o problema de como reduzir a
distorção harmônica com vistas à adequação a restrições normativas ao passo que desejase a redução da tensão de modo comum, pois a ela estão associadas correntes indesejadas
por meio das capacitâncias parasitas do sistema. Ainda, levanta-se o problema de como
conseguir tais características sem aumentar o número de comutações em comparação a
técnicas convencionais. Para tanto, destaca-se dentre as estratégias presentes na literatura
a modulação vetorial, conhecida pelo termo em inglês space vector. Essa oferece muitas
possibilidades frente aos graus de liberdade envolvidos que não são, normalmente, tão
explorados como poderiam a fim de aumentar o desempenho do conversor sob diferentes
aspectos. Nesta técnica, dentre as etapas de seu projeto, há a conformação de sequências de comutação, em que vetores referentes às tensões de linha, de fase e de estados de
condução necessitam ser arranjados. Neste quesito, encontra-se um espaço aberto para
pesquisa, onde este trabalho apresenta contribuições enquanto metodologia para realizar
tal arranjo, juntamente com o melhor fracionamento do tempo dentre vetores que aparecem repetidamente em um mesmo período de amostragem. Em função da modulação
envolver vários objetivos conforme mencionados previamente, tal estudo é conduzido de
forma multicritério com a aplicação do método de VIKOR. Visto que normalmente tais
objetivos são conflitantes, essa metodologia auxilia na escolha de sequências de forma a se
ter o melhor trade-off dentre as especificações requisitadas. Sendo assim, este documento
de tese propõe uma metodologia de modulação space vector ótima de modo genérico à
topologia, projetando sequências de comutação de forma integrada dentre os três espaços
do conversor: tensões de linha, de fase e de estados de condução. Para tanto, apresentase os desenvolvimentos, equacionamentos e propostas pertinentes, tendo como exemplo o rebatimento de vetores de referência e de comutação ao primeiro setor, além da validação
algébrica de sequências de linha candidatas consideradas sobre o horizonte de um período
fundamental ao invés de apenas um intervalo de amostragem, como normalmente é feito
na literatura. Assim, apesar de genérica, a presente técnica é aplicada a três conversores
distintos de modo a demostrar a aplicabilidade e desempenho desta estratégia, com resultados práticos e de simulação, considerando, inclusive, o caso de conformidade a restrições
normativas para inversores fotovoltaicos conectados à rede com a simultânea redução da
tensão de modo comum, corroborando com as análises realizadas ao longo deste trabalho.
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