Modulação vetorial otimizada para o conversor packed U-cell
Fecha
2020-09-24Primeiro membro da banca
Grigoletto, Felipe Bovolini
Segundo membro da banca
Carnielutti, Fernanda de Morais
Metadatos
Mostrar el registro completo del ítemResumen
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.
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