Família de retificadores PWM unidirecionais três-níveis híbridos a capacitor chaveado com elevado fator de potência

Abstract

Esta tese de doutorado tem por objetivo a proposta de uma nova família de conversores ca-cc três níveis unidirecionais híbridos a capacitor chaveado. São propostos conversores monofásicos e trifásicos. As características principais dos conversores são o fornecimento de alto fator de potência e elevado ganho de tensão sem o uso de transformadores. Para isso, unem dois conceitos distintos dentro da eletrônica de potência moderna que são: o controle de corrente por armazenamento indutivo e a elevação de tensão por comutação capacitiva. Os conversores apresentam baixos esforços de tensão, reduzido número de semicondutores comandados e baixa distorção harmônica na corrente de entrada. É proposta uma especificação de projeto com potência de saída de 2500 W para os conversores monofásicos e de 7500 W para os retificadores trifásicos, alimentados com tensão de entrada ca de 220 V e tensão de saída cc de 1600 V. O estudo é conduzido de forma a propiciar o entendimento, projeto e dimensionamento dos elementos do sistema. São apresentados estudos teóricos, simulações, além de resultados experimentais.<br>

Abstract : This thesis aims studies of a new family of ac-dc three-level hybrid switched-capacitor converters. Are proposed both single-phase as well as three-phase converters. The main features of the proposed converters are high power factor correction and high voltage gain operation without isolation transformers. These converters merge two different concepts in modern power electronics, that are: current control by inductive storing energy and increased of the output voltage by capacitive commutation. The converters have low voltage stress, reduced number of switches and low harmonic distortion in the input current. Experimental and simulation results for a 2500 W, single-phase converters, and 7500 W, three-phase converters, laboratory prototype are shown. Both converters work with input voltage of 220 Vac and output voltage of 1600 Vdc. This Thesis is focused to theoretical understanding and design of all elements of the system.