Conversor ANPC com porta CC bidirecional secundária para conexão de sistemas de armazenamento de energia
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Data
2020-11-06Primeiro membro da banca
Kirsten, André Luís
Segundo membro da banca
Barreto, Luiz Henrique Silva Colado
Terceiro membro da banca
Bisogno, Fábio Ecke
Quarto membro da banca
Pinheiro, Humberto
Metadata
Mostrar registro completoResumo
Esta tese de doutorado apresenta uma nova topologia de conversor multinível, derivada do inversor ANPC, que permite a conexão de sistemas de armazenamento de energia diretamente à topologia em uma porta CC secundária. Dessa forma, evita-se o uso de conversores CC-CC ou CC-CA dedicados ao processamento da energia do sistema de armazenamento. Na topologia proposta, cada braço do inversor ANPC apresenta três portas: a porta CC principal (comum a todos os braços), a porta CC secundária e a porta CA. A porta CC secundária é viabilizada pela existência de estados de condução redundantes que permitem gerar dois níveis de tensão distintos na porta CC secundária. Esta tese também apresenta um estudo detalhado dos estados de condução, das comutações e traz algumas propostas para a modulação simultânea da porta CA e da porta CC secundária utilizando uma abordagem baseada em portadoras. São analisadas quatro estratégias de modulação do conversor utilizando duas opções de disposição de portadoras e duas sequências de comutação. Também é realizada a análise e proposição de um sistema de controle para uma aplicação conectada à rede. Esse sistema de controle é capaz de regular as correntes nas portas de potência do conversor e manter os valores médios das tensões dos polos do barramento CC equilibrados. Um protótipo monofásico meia-ponte de 1 kW foi construído e testado em laboratório para comprovar o funcionamento da topologia proposta em todos modos de operação. São apresentados resultados em regime permanente e transitório e medições do rendimento do conversor nos principais modos de operação considerando duas estratégias de modulação da porta CC secundária. A estratégia de modulação com sequência do tipo 2 apresentou os melhores resultados em termos de rendimento e qualidade da corrente do ESS. Esses resultados se devem principalmente à inexistência de comutações do tipo III nessa estratégia de modulação. O rendimento máximo de 96,3% foi obtido no modo de recarga do ESS e modulação com sequência do tipo 2. A corrente injetada na rede apresentou distorção harmônica total máxima de 5% e componente CC inferior a 10 mA.
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