Inversor trifásico PWM fonte de tensão com integração de interruptores em delta

Abstract

Este trabalho apresenta o estudo de uma nova topologia de um conversor trifásico dois níveis bidirecional com integração de interruptores conectados em delta adequado para aplicações em acionamentos de máquinas elétricas e para a conexão de sistemas à rede elétrica. A inserção da malha de interruptores em delta a um inversor de tensão convencional adiciona estados redundantes na operação do conversor que, se escolhidos de maneira adequada em uma estratégia de modulação, podem otimizar o desempenho do conversor, de acordo com critérios do projetista. Dependendo da estratégia de modulação utilizada, o conversor pode ser otimizado para a redução das perdas por condução ou para a redução da geração das tensões de modo comum. Uma metodologia para a geração de técnicas de modulação PWM contínuas, descontínuas e híbridas aplicáveis ao conversor proposto e a outros convencionais é apresentada e o desempenho de algumas estratégias é analisado. Estratégias também foram propostas para concentrar as perdasde comutação em componentes específicos, diminuindo a taxa de decrescimentoda eficiência do conversor com o aumento da frequência decomutação. Um protótipo de 10 kW foi construído para validar a análise teórica e para realizar a interface de sistemas geradores com a rede elétrica. São fornecidos detalhes da implementação prática bem como a metodologia adotada para o projeto do filtro de EMI e dos controladores. Resultados experimentais são mostrados validando algumas das análises apresentadas. <br>

Abstract : This work analyzes a novel three-phase two-level delta-switch activevoltage source inverter for electrical drives and grid connected applications.The addition of delta connected switches to the phases of avoltage source inverter make possible new redundant operational states.The converter states, when combined in a modulation strategy,can optimize the converter performance as defined by the designer.Depending on modulation, the converter can be optimized for lossesreduction or for common mode voltage reduction. A methodology forcontinuous, discontinuous and hybrid PWM modulation strategies generationis presented, suitable for the proposed converter and otherconventional ones, and the performance of some of them is analyzed.Strategies are also proposed in order concentrate the switching lossesin some components, reducing the efficiency decreasing rate when theswitching frequency is increased. A 10 kW prototype was designed andimplemented in order to validate the performed analyses and to connectgeneration systems to the grid. Some practical details and the methodologyfor EMI filters and controllers design are given. Experimentalresults are presented validating some of the performed analysis.