Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / This work proposes the use of an auxiliary circuit to perform the voltage balancing and reduce the low frequency currents of the DC Bus center point of a three-phase transformerless UPS. The Bus voltage unbalance may occur due to the connection of unbalanced loads and non-idealities of the circuit and may impair the quality of the UPS output voltage. The low frequency current components occur due to the connection of non-linear or unbalanced loads. With the occurrence of these currents, there is an increase in the DC Bus voltage ripple, making it necessary to use a DC Bus with significant capacitance values. Moreover, these currents should increase the losses in the capacitor and deteriorate its lifespan. Thus, it is proposed the use of an auxiliary circuit comprising a switching branch and an inductor, whose function is to reduce the harmonic content from the currents flowing through the central point of the capacitive divider, in addition to ensuring the balancing of the DC Bus voltages. It is carried out the design of a three-phase transformerless UPS and the proposed auxiliary circuit, besides the design of its control systems. Simulation and experimental results demonstrate the procedures developed over this work and validate the functionality of the proposed circuit with respect to its purpose. / Este trabalho propõe a utilização de um circuito auxiliar para realizar o equilíbrio de tensão e redução das correntes de baixa frequência do ponto central do barramento CC de uma UPS trifásica sem transformador. O desequilíbrio de tensão do barramento pode ocorrer devido a conexão de cargas desequilibradas e não-idealidades do circuito e podem prejudicar a qualidade da tensão de saída da UPS. Já as componentes de corrente em baixa frequência ocorrem devido à conexão de cargas não-lineares ou desequilibradas. Com a ocorrência dessas correntes, há um aumento na ondulação de tensão do barramento CC, tornando necessário a utilização de expressivos valores de capacitância. Além disso essas correntes devem aumentar as perdas nos capacitores e deteriorar sua vida útil. Dessa forma, propõe-se a utilização de um circuito auxiliar composto por um braço de interruptores e um indutor, cuja função é reduzir o conteúdo harmônico proveniente das correntes que circulam pelo ponto central do divisor capacitivo, além de assegurar o equilíbrio das tensões do barramento CC. É realizado o dimensionamento de uma UPS trifásica sem transformador e do circuito auxiliar proposto, bem como o projeto dos sistemas de controle dos mesmos. Resultados de simulação e experimentais comprovam os procedimentos desenvolvidos ao longo do trabalho, bem como validam a funcionalidade do circuito proposto com relação a sua finalidade.

Made available in DSpace on 2016-12-12T17:38:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Lucas M Cunico.pdf: 25684121 bytes, checksum: ea9738a6141379467e611c829e42ebe0 (MD5) Previous issue date: 2013-02-15 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The modular multilevel converter emerged as a new topology of multilevel converters, being introduced in 2002. The advantages of this topology are related to its modularity and scalability. This work presents the study and implementation of this converter, which includes the presentation of the main methods of modulation and voltage balancing of the foating capacitors and startup. The used modulation in modeled using switching functions, its allow one minimize the current ripple at system inductor due the correct selection of carriers shift angles. Moreover a current control and voltages equalization methodology are proposed. It is performed dynamic modeling and quantitative analysis of the converter and it is derived a design methodology. This methodology is used to design and build a 3 kVA prototype with bus voltage of 800 V. The results include transient analyses, efficiency, voltage charging and steady state. / O conversor modular multinível emergiu como uma nova topologia de conversores mutiníveis, sendo introduzido a partir de 2002. As vantagens desta topologia estão relacionadas a sua modularidade e escalabilidade. Este trabalho apresenta o estudo e implementação deste conversor, o que inclui a apresentação das principais metodologias de modulação e equilíbrio da tensão e pre-carga dos capacitores flutuantes. Apresenta-se um estudo da modulação por meio de funções de chaveamento que permite a minimização da ondulação de corrente nos indutores por meio da escolha adequada dos ângulos de defasagem das portadoras empregadas. Para que o projeto da estrutura seja possível, e realizada a modelagem dinâmica e a analise quantitativa do conversor em diferentes condições de operação, sendo derivada uma metodologia de projeto. Esta metodologia de posta a prova com a construção de um protótipo de 3 kVA com tensão de barramento de 800 V. Os resultados obtidos do protótipo incluem avaliações transitórias, verificação do rendimento, pre-carga e operação em regime.