dc.creator | Zucuni, Jordan Pauleski | |
dc.date.accessioned | 2024-02-27T13:37:16Z | |
dc.date.available | 2024-02-27T13:37:16Z | |
dc.date.issued | 2023-12-13 | |
dc.identifier.uri | http://repositorio.ufsm.br/handle/1/31576 | |
dc.description.abstract | Power converters are main components in many electrical systems. They are composed by
semiconductors switches that operate in relatively high frequency compared with the ones
of interest in order to synthesize the required voltages and currents. In this context, the
field of modulation arises, which refers to the adequate swtiching process in order to achieve the required variables. So, many challenges are found, since many issues arises from
the modulator project. For instance, there is the problem of how to reduce the harmonic
distortion in order to satisfy normative resctrictions while the reduction of the common
mode voltage is required, as it is associated with undesired currents through stray capacitances of the system. Moreover, there is the problem of thow to improve these merits
without increasing the switching count compared with conventional techniques. Then,
among the strategies in the literature, the space vector technique can be highlighted. It
shows many possibilites through the degrees of freedom that are not fully explored to
increase the performace of the converter under different merits. In this technique, among
the project steps, there is the design of switching sequences, where it is performed the
arrangement of vectors refering to the line-to-line voltages, phase voltages and switching
states. Under this subject, there is a research issue, where this work presents contributions as a methodology to construct this arrangement, including the optimization on the
duty cycle distribution among vectors that appears repeatedaly in a same sample period.
As long as the modulation involves many objectives as previouly mentioned, this study is
developed with a multicriteria approach applying the VIKOR method. As normally there
are conflicting objectives, this methodology guides the selection of the sequences in order
to find the best trade-off among the required specifications. Then, this work proposes
an optimal space vector methodology, generic to the topology, designing sequences with
the integration of the three spaces of the converter: line-to-line voltages, phase voltages
and switching states. As a consequence, this work presents the development, equations
and related proposals, for instance, the reflection of the reference and comutation voltage
vectors to the first sector and the algebraic validation of the candidate line sequences considered over the fundamental period horizon intead of only one sample period as normally
treated in the literature. Then, athough this is a generic methodology, it is applied to
three different converters in order to demonstrate the applicability and performance of the
presented strategy, with practical and simulation results, including the case of normative restrictions for grid-tied photovoltaics systems, corroborating with the analysis developed
over this work. | eng |
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 | Modulação space vector ótima | por |
dc.subject | Sequências de comutação | por |
dc.subject | Conversores estáticos | por |
dc.subject | Optimal space vector modulation | eng |
dc.subject | Switching sequences | eng |
dc.subject | Power converters | eng |
dc.title | Metodologia de modulação space vector ótima aplicada a conversores estáticos | por |
dc.title.alternative | Optimal space vector modulation methodology for static converters | eng |
dc.type | Tese | por |
dc.description.resumo | 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. | por |
dc.contributor.advisor1 | Pinheiro, Humberto | |
dc.contributor.advisor1Lattes | http://lattes.cnpq.br/5900576762082210 | por |
dc.contributor.advisor-co1 | Carnielutti, Fernanda de Morais | |
dc.contributor.referee1 | Grigoletto, Felipe Bovolini | |
dc.contributor.referee2 | Massing, Jorge Rodrigo | |
dc.contributor.referee3 | Giacomini, Julian Cezar | |
dc.contributor.referee4 | Gabbi, Thieli Smidt | |
dc.creator.Lattes | http://lattes.cnpq.br/4857023370772245 | 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 |