O número crescente de cargas baseadas em conversores eletrônicos criou a preocupação com a distorção harmônica em sistemas de energia elétrica. Qualidade de energia é um assunto importante tanto para as companhias distribuidoras e geradoras de energia elétrica como para os consumidores. A utilização de equipamentos para a eliminação de harmônicos tornou-se necessária e são diversas as soluções possíveis. Em sistemas trifásicos com quatro fios, os filtros ativos de potência e os sistemas de energia ininterrupta são equipamentos empregados para a melhoria da qualidade de energia elétrica. Tais equipamentos apresentam em sua estrutura um conversor trifásico com quatro fios podendo ser do tipo fonte de tensão ou fonte de corrente. Este estudo propõe uma estratégia para a minimização da ondulação das correntes de linha e de neutro em um conversor do tipo fonte de tensão trifásico com quatro fios. A estratégia consiste em injetar uma tensão de seqüência zero nas referências dos blocos PWM\'s que não altere o valor médio da corrente, mas somente a sua ondulação. Propõe-se uma metodologia que possibilita a escolha de um valor ótimo para a tensão de seqüência zero. São também apresentados a região dos vetores sintetizáveis, a análise da tensão de saída e o modelamento do conversor. Propõe-se uma estratégia de controle de corrente com reguladores PI para um sistema trifásico com quatro fios usando conversor com quatro fios. O comportamento do conversor é verificado por simulações numéricas e resultados experimentais, confirmando o desempenho da estratégia de PWM proposta. / The growing number of power electronics-based loads has created concern about harmonic distortion in electric systems. Power quality is an important issue both for utilities and consumers. The use of harmonic filtering equipment has become necessary and many solutions have been studied. In three phase systems, active power filters and uninterruptible power supply are used for improving power quality. These equipments present in their topologies a three-phase four-wire voltage source converter or three-phase four-wire current source converter. This study proposes a strategy for the minimization of the line and neutral ripple current of a three-phase four-wire Voltage Source Converter. The strategy consists of injecting an instantaneous zero sequence to the references of a triangular carrier PWM that does not affects the local average of the converter output voltages, but only the ripple currents. A methodology to evaluate the instantaneous optimal value of the injected zero sequence voltage is presented. The locus of the synthesizable voltage vectors and the modeling of the converter are also shown. It presents a strategy of current control for three-phase four-wire systems using three-phase four-wire converter. The behavior of the converter is verified by numerical simulation and experimental results, confirming the performance of the proposed PWM strategy.

O número crescente de cargas baseadas em conversores eletrônicos criou a preocupação com a distorção harmônica em sistemas de energia elétrica. Qualidade de energia é um assunto importante tanto para as companhias distribuidoras e geradoras de energia elétrica como para os consumidores. A utilização de equipamentos para a eliminação de harmônicos tornou-se necessária e são diversas as soluções possíveis. Em sistemas trifásicos com quatro fios, os filtros ativos de potência e os sistemas de energia ininterrupta são equipamentos empregados para a melhoria da qualidade de energia elétrica. Tais equipamentos apresentam em sua estrutura um conversor trifásico com quatro fios podendo ser do tipo fonte de tensão ou fonte de corrente. Este estudo propõe uma estratégia para a minimização da ondulação das correntes de linha e de neutro em um conversor do tipo fonte de tensão trifásico com quatro fios. A estratégia consiste em injetar uma tensão de seqüência zero nas referências dos blocos PWM\'s que não altere o valor médio da corrente, mas somente a sua ondulação. Propõe-se uma metodologia que possibilita a escolha de um valor ótimo para a tensão de seqüência zero. São também apresentados a região dos vetores sintetizáveis, a análise da tensão de saída e o modelamento do conversor. Propõe-se uma estratégia de controle de corrente com reguladores PI para um sistema trifásico com quatro fios usando conversor com quatro fios. O comportamento do conversor é verificado por simulações numéricas e resultados experimentais, confirmando o desempenho da estratégia de PWM proposta. / The growing number of power electronics-based loads has created concern about harmonic distortion in electric systems. Power quality is an important issue both for utilities and consumers. The use of harmonic filtering equipment has become necessary and many solutions have been studied. In three phase systems, active power filters and uninterruptible power supply are used for improving power quality. These equipments present in their topologies a three-phase four-wire voltage source converter or three-phase four-wire current source converter. This study proposes a strategy for the minimization of the line and neutral ripple current of a three-phase four-wire Voltage Source Converter. The strategy consists of injecting an instantaneous zero sequence to the references of a triangular carrier PWM that does not affects the local average of the converter output voltages, but only the ripple currents. A methodology to evaluate the instantaneous optimal value of the injected zero sequence voltage is presented. The locus of the synthesizable voltage vectors and the modeling of the converter are also shown. It presents a strategy of current control for three-phase four-wire systems using three-phase four-wire converter. The behavior of the converter is verified by numerical simulation and experimental results, confirming the performance of the proposed PWM strategy.

Este trabalho trata da retificação trifásica com elevado fator de potência. São mostradas algumas soluções encontradas na literatura. Dentre elas, optou-se pela utilização de um conversor trifásico autocomutado do tipo fonte de tensão (VSC), operando em modulação em largura de pulso (PWM). Apresenta-se a modelagem do conversor, que é utilizado para o projeto dos controladores responsáveis pelo rastreamento das correntes da rede CA e pela regulação da tensão CC. O projeto do controlador das correntes CA, baseado na estratégia de dead-beat, é mostrado de forma simples e intuitiva e é discutida a estabilidade deste controlador. O projeto do controlador PI utilizado para a regulação da tensão CC é baseado no modelo linearizado do conversor. É utilizado um algoritmo simples e eficiente para o bloco PLL, baseado na estratégia “dead-beat”. O comportamento do sistema completo é verificado teoricamente, por simulações numéricas e resultados experimentais, confirmando o excelente desempenho das estratégias de controle e do método de projeto propostos. São discutidos ainda os efeitos da variação nos parâmetros no desempenho e na estabilidade do sistema. / This study investigates three-phase rectifiers with high power factor. Some existing solutions in the literature are presented. One of them, the three-phase voltage source converter (VSC) rectifier with pulse width modulation (PWM) is chosen to be used. Converter modeling is presented and used to design a mains current tracking controller and a DC voltage regulator. AC current controlling based on the deadbeat strategy is presented in a simple and intuitive way, and the stability of this controller is discussed. The DC side PI controller is designed based on the linearized model of the converter. A simple and efficient PLL block algorithm, based on the deadbeat strategy is presented. The behavior of the complete system is verified theoretically, by numerical simulation and experimental results, confirming the excellent performance of the proposed control strategy and method of design. The effects of parameter mismatch on system performance and stability are also discussed.

Este trabalho trata da retificação trifásica com elevado fator de potência. São mostradas algumas soluções encontradas na literatura. Dentre elas, optou-se pela utilização de um conversor trifásico autocomutado do tipo fonte de tensão (VSC), operando em modulação em largura de pulso (PWM). Apresenta-se a modelagem do conversor, que é utilizado para o projeto dos controladores responsáveis pelo rastreamento das correntes da rede CA e pela regulação da tensão CC. O projeto do controlador das correntes CA, baseado na estratégia de dead-beat, é mostrado de forma simples e intuitiva e é discutida a estabilidade deste controlador. O projeto do controlador PI utilizado para a regulação da tensão CC é baseado no modelo linearizado do conversor. É utilizado um algoritmo simples e eficiente para o bloco PLL, baseado na estratégia “dead-beat". O comportamento do sistema completo é verificado teoricamente, por simulações numéricas e resultados experimentais, confirmando o excelente desempenho das estratégias de controle e do método de projeto propostos. São discutidos ainda os efeitos da variação nos parâmetros no desempenho e na estabilidade do sistema. / This study investigates three-phase rectifiers with high power factor. Some existing solutions in the literature are presented. One of them, the three-phase voltage source converter (VSC) rectifier with pulse width modulation (PWM) is chosen to be used. Converter modeling is presented and used to design a mains current tracking controller and a DC voltage regulator. AC current controlling based on the deadbeat strategy is presented in a simple and intuitive way, and the stability of this controller is discussed. The DC side PI controller is designed based on the linearized model of the converter. A simple and efficient PLL block algorithm, based on the deadbeat strategy is presented. The behavior of the complete system is verified theoretically, by numerical simulation and experimental results, confirming the excellent performance of the proposed control strategy and method of design. The effects of parameter mismatch on system performance and stability are also discussed.