CAPES / Este trabalho apresenta o estudo, projeto e implementação digital usando DSP de um Filtro Ativo de Potência Paralelo (FAPP) trifásico com potência de 4,5kVA, sendo este implementado utilizando três topologias de inversores monofásicos em ponte completa compartilhando o mesmo barramento de tensão CC. O FAPP é utilizado em sistemas trifásicos a quatro-fios para supressão de harmônicos de corrente, compensação de reativos e compensação de desbalanços das correntes de carga. Dentre as características mais relevantes desta topolgia de FAPP, pode-se citar: possibilidade de controle de corrente independente entre as fases; tensão reduzida no barramento CC; isolação galvânica entre o FAPP e a rede elétrica; e modularidade. Os algoritmos adotados para obtenção das correntes de referência de compensação são fundamentados no método de controle baseado no sistema de eixos de referência síncrona (SRF). Estes podem ser empregados em sistemas monofásicos bastando, para isso, a criação de um sistema trifásico fictício. Desse modo, em um sistema trifásico a quatro-fios, cada uma das correntes de fase pode ser controlada de forma independente. Duas estratégias distintas de operação do FAPP são implementadas. Na primeira delas, chamada de Controle de Corrente Independente por Fase (CCIF), o FAPP atua na supressão de correntes harmônicas da carga e compensação de potência reativa. Neste caso, as correntes da rede serão senoidais, no entanto desequilibradas. Na segunda estratégia, além de atuar na supressão de harmônicas da carga e compensação de potência reativa, o FAPP também atua na Compensação dos Desequilíbrios das Correntes de Carga (CDCC). Assim, as correntes da rede, além de senoidais, serão equilibradas. Análises matemáticas são realizadas de forma a obter o modelo matemático que representa o sistema físico do FAPP. Além disso, é apresentada uma metodologia de projeto para a obtenção dos ganhos dos controladores das malhas de corrente e de tensão do barramento CC. Resultados de simulação e experimentais são apresentados de forma a validar o desenvolvimento teórico realizado e avaliar o desempenho do FAPP. / This work deals with the study, design and digital implementation by means of digital signal processor (DSP) of a 4.5kVA three-phase shunt active power filter (SAPF), which is implemented by using three single-phase full-bridge converters sharing the same dc-bus voltage. The SAPF is applied to three-phase four-wire systems performing harmonic current suppression, reactive power compensation and load unbalance compensation. The main characteristics of the SAPF topology can be related: possibility of independent current control; low DC-link voltage; galvanic isolation between the SAPF and the grid utility; and possibility of modular implementation. The algorithms adopted for obtaining the current references are based on the synchronous reference frame (SRF) control method. They can be employed in single-phase systems by creating a fictitious three-phase system. Thereby, in a three-phase four-wire system, it is possible the controlling of each phase current independently. Two different operation strategies of the SAPF are implemented. In the first one, which is called Independent Phase-Current Control (IPCC), the SAPF performs harmonic current suppression and reactive power compensation. In this case, the source current will become sinusoidal although unbalanced. In the second strategy, besides acting in the harmonic current suppression and reactive power compensation, the SAPF performs Load Unbalance Compensation (LUnC). In this case, the source currents will become sinusoidal and balanced. Mathematical analyses are carried out in order to obtain the mathematical model which represents the physical system of the SAPF. Additionally, a design methodology is presented, which is used to obtain the controller gains of both current and dc-bus voltage loops. Simulation and experimental results will be presented in order to validate the presented theoretical development and evaluate the performance of the SAPF.

CAPES / Este trabalho apresenta o estudo, projeto e implementação digital usando DSP de um Filtro Ativo de Potência Paralelo (FAPP) trifásico com potência de 4,5kVA, sendo este implementado utilizando três topologias de inversores monofásicos em ponte completa compartilhando o mesmo barramento de tensão CC. O FAPP é utilizado em sistemas trifásicos a quatro-fios para supressão de harmônicos de corrente, compensação de reativos e compensação de desbalanços das correntes de carga. Dentre as características mais relevantes desta topolgia de FAPP, pode-se citar: possibilidade de controle de corrente independente entre as fases; tensão reduzida no barramento CC; isolação galvânica entre o FAPP e a rede elétrica; e modularidade. Os algoritmos adotados para obtenção das correntes de referência de compensação são fundamentados no método de controle baseado no sistema de eixos de referência síncrona (SRF). Estes podem ser empregados em sistemas monofásicos bastando, para isso, a criação de um sistema trifásico fictício. Desse modo, em um sistema trifásico a quatro-fios, cada uma das correntes de fase pode ser controlada de forma independente. Duas estratégias distintas de operação do FAPP são implementadas. Na primeira delas, chamada de Controle de Corrente Independente por Fase (CCIF), o FAPP atua na supressão de correntes harmônicas da carga e compensação de potência reativa. Neste caso, as correntes da rede serão senoidais, no entanto desequilibradas. Na segunda estratégia, além de atuar na supressão de harmônicas da carga e compensação de potência reativa, o FAPP também atua na Compensação dos Desequilíbrios das Correntes de Carga (CDCC). Assim, as correntes da rede, além de senoidais, serão equilibradas. Análises matemáticas são realizadas de forma a obter o modelo matemático que representa o sistema físico do FAPP. Além disso, é apresentada uma metodologia de projeto para a obtenção dos ganhos dos controladores das malhas de corrente e de tensão do barramento CC. Resultados de simulação e experimentais são apresentados de forma a validar o desenvolvimento teórico realizado e avaliar o desempenho do FAPP. / This work deals with the study, design and digital implementation by means of digital signal processor (DSP) of a 4.5kVA three-phase shunt active power filter (SAPF), which is implemented by using three single-phase full-bridge converters sharing the same dc-bus voltage. The SAPF is applied to three-phase four-wire systems performing harmonic current suppression, reactive power compensation and load unbalance compensation. The main characteristics of the SAPF topology can be related: possibility of independent current control; low DC-link voltage; galvanic isolation between the SAPF and the grid utility; and possibility of modular implementation. The algorithms adopted for obtaining the current references are based on the synchronous reference frame (SRF) control method. They can be employed in single-phase systems by creating a fictitious three-phase system. Thereby, in a three-phase four-wire system, it is possible the controlling of each phase current independently. Two different operation strategies of the SAPF are implemented. In the first one, which is called Independent Phase-Current Control (IPCC), the SAPF performs harmonic current suppression and reactive power compensation. In this case, the source current will become sinusoidal although unbalanced. In the second strategy, besides acting in the harmonic current suppression and reactive power compensation, the SAPF performs Load Unbalance Compensation (LUnC). In this case, the source currents will become sinusoidal and balanced. Mathematical analyses are carried out in order to obtain the mathematical model which represents the physical system of the SAPF. Additionally, a design methodology is presented, which is used to obtain the controller gains of both current and dc-bus voltage loops. Simulation and experimental results will be presented in order to validate the presented theoretical development and evaluate the performance of the SAPF.

Orientador: Carlos Eduardo Capovilla / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, 2014

Submitted by Cátia Araújo (catia.araujo@unipampa.edu.br) on 2017-01-24T14:12:57Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Controle Adaptativo Aplicado a Conversores com Filtro LCL co.pdf: 2879378 bytes, checksum: a4bb30418fb9767ce153f5d1d4203eff (MD5) / Approved for entry into archive by Cátia Araújo (catia.araujo@unipampa.edu.br) on 2017-01-24T14:16:10Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Controle Adaptativo Aplicado a Conversores com Filtro LCL co.pdf: 2879378 bytes, checksum: a4bb30418fb9767ce153f5d1d4203eff (MD5) / Made available in DSpace on 2017-01-24T14:16:10Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Controle Adaptativo Aplicado a Conversores com Filtro LCL co.pdf: 2879378 bytes, checksum: a4bb30418fb9767ce153f5d1d4203eff (MD5) Previous issue date: 2016-07-01 / A disseminação de conversores estáticos para os mais diversos fins de aplicação teve grande crescimento a partir da década de 80. Pode-se destacar sua utilização em aplicações tais como em filtragem ativa e geração distribuída. Esta ultima associada a implementação de microrredes de energia e associadas intrinsecamente as chamadas redes elétricas inteligentes. Tradicionalmente quando estes conversores são utilizados para fins de conexão com a rede utiliza-se um filtro em série com o conversor a fim de suprimir harmônicos oriundos do processo de comutação das suas chaves semicondutoras. Estes filtros são, em geral, do tipo L ou LCL, sendo que, devido a sua maior capacidade de atenuação de componentes harmônicas associada a comutação do conversor o filtro LCL é preferencialmente empregado para esta finalidade. Porem, a utilização do filtro LCL, por se tratar de um filtro de terceira ordem, requer uma estratégia de controle mais complexa não só para a rejeição de distúrbios provindos da rede como também para manter a estabilidade do sistema. Para tratar tais problemas diversos trabalhos na literatura ponderam entre diferentes escolhas da variável de controle, como a corrente de saída do conversor ou a de saída do filtro e diversas técnicas de controle como deadbeat, controle por histerese, entre outras. Este trabalho aborda a utilização da corrente média ponderada do filtro LCL de saída como variável de controle a fim de simplificar o problema de controle resultante da utilização deste tipo de filtro. Utilizou-se uma técnica de Controle por Modelo de Referência em conjunto com um Controlador Adaptativo com ação Feedforward como estratégia para garantir a estabilidade e rejeição de distúrbios no sistema. Também foi realizada uma abordagem com objetivo de garantir a estabilidade do sistema frente a situações de saturação da ação de controle a ser sintetizada pelo conversor, utilizando uma t_ecnica de Controle por Modelo de Referência Adaptativo e novamente um Controlador Adaptativo com ação Feedforward. São realizadas análises e provas matemáticas da estabilidade dos controladores em conjunto com resultados de simulação e experimentais demonstrando a aplicabilidade da proposta. / The widespred use of static converters for different application purposes experienced a grown mainly since 80's, with a great increase of interest in recent years. It is possible to highlight their use in grid connected systems such as in power filters and distributed generation sources. The last contributed for the dissemination of microgrids and the advent of smartgrids. For grid connected applications, a filter is used to interface the converter with the grid in order to suppress the harmonic content due to the switching process of the converter. These filters may be purely inductive or of L type, or inductive-capacitive inductive or of LCL type. Due to its higher harmonic attenuation capacity, the LCL filter is preferably employed. However the LCL filter has some disadvantages quite evident. For example, it is a third-order filter, wich requires more complex control strategy not only to reject disturbances arisen from the grid, but also for stability and control purposes. To address such problems, several works in the literature consider different choices regarding the controlled quantity namely, the converter current or the grid current, and several control techniques such as deadbeat, hysteresis control, PI in synchronous reference frame, among others. This work discusses the use of the weighted average current of the LCL-filter as a control variable in order to alleviate the problem of control resulting from the use of this type of filter. It was used Model Reference Control in conjunction with an Adaptive Feedforward Cancellation scheme as a strategy to ensure stability and disturbance rejection for the system. It was also applied an approach to ensure the stability of the system facing situations of saturation of the control action using a Model Reference Adaptive Controller with an Adaptive Feedforward Cancellation scheme, designed to cope with the effect of saturation. Mathematical analysis and proofs of stability are presented with simulation and experimental results, that demonstrate the applicability of the proposal.

Orientador: Teófilo Miguel de Souza / Coorientador: José Luz Silveira / Banca: Paloma Maria Silva Rocha Rizol / Banca: Francisco Antonio Lotufo / Banca: José Rui Camargo / Banca: Osiris Canciglieri Junior / Resumo: A proposta dessa Tese é o projeto e desenvolvimento de um sistema de fornecimento de energia elétrica conectada à rede sem a utilização de circuitos eletrônicos complexos. O sistema eletroeletrônico convencional utiliza um inversor de frequência que transfere a potência ativa do nível de tensão e corrente CC para o nível compatível com a rede elétrica CA em frequência, tensão e sincronismo de fases. Já o desenvolvimento do projeto teve como parte experimental a utilização de indutores adequados com valores variáveis de 200 mH a 500 mH entre os painéis fotovoltaicos e a rede convencional. A tensão e a corrente máxima de CC foi de 29,6 V e a máxima possível foi de 20 amperes. Utilizou-se do princípio do casamento de impedâncias entre o painel fotovoltaico e o sistema de fornecimento de energia CA. Assim o painel fotovoltaico fornece somente potência ativa para a rede não interferindo no sincronismo. Na onda de tensão e corrente CA há uma pequena alteração no nível CA em relação a simetria do eixo dos tempos, dentro dos limites previstos para a rede convencional de energia. Logo evidencia-se o fornecimento de potência ativa para a rede CA. Os resultados obtidos permitiram inserção na rede de cerca de 10% da potência ativa dos painéis fotovoltaicos, com a otimização dos valores dos indutores, ocorrendo a transferência de potência ativa dos painéis fotovoltaicos para a rede convencional de energia CA / Abstract: The purpose of this thesis is the design and development of a delivery system of electricity connected to the network without the use of complex electronic circuits. The electronics system uses a frequency inverter that transfers the active power level voltage and DC current to the level compatible with the mains AC frequency, voltage and phase synchronization. But the project was to develop experimental part the use of suitable inductors with variable values of 200 mH to 500 mH between the PV panels and the conventional network. The maximum current was 20 amperes. We used the principle of impedance matching between the photovoltaic panel and the power supply system CA. So the photovoltaic panel supplies only active power to the grid not interfering with the timing. In the wave of AC voltage and current for a small change in CA level against the symmetry axis of time. Logo is evident in the supply of active power to the grid CA. The results allowed inclusion in the network of about 10% of the active power of photovoltaic panels by optimizing the values of the inductors for the occurrence of power transfer of conventional photovoltaic panels for energy occurs CA / Doutor

MESQUITA, S. J. Nova família de inversores multiníveis assimétricos com estágio CA-CA e com reduzido número de componentes em condução. 2016. 124 f. Tese (Doutorado em Engenharia Elétrica)-Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2016. / Submitted by Hohana Sanders (hohanasanders@hotmail.com) on 2017-07-07T11:57:59Z No. of bitstreams: 1 2016_tese_sjmesquita.pdf: 3885919 bytes, checksum: 261a76620c5e039d2b81d08f26d5b0a1 (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2017-07-20T13:55:40Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2016_tese_sjmesquita.pdf: 3885919 bytes, checksum: 261a76620c5e039d2b81d08f26d5b0a1 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-07-20T13:55:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2016_tese_sjmesquita.pdf: 3885919 bytes, checksum: 261a76620c5e039d2b81d08f26d5b0a1 (MD5) Previous issue date: 2016-10-28 / This thesis proposes a new family of asymmetric multilevel inverters based on the use of bi-directional switches. Generalized voltage relations among input sources of the cascaded inverters are developed and comparative analyzes with conventional topologies show an attractive solution in relation to the reduction of the number of components in conduction, as well as the reduced number of isolated DC sources. Topological solutions employing only one DC source are presented and the AC-AC operating stage of these converters does not require diode bridges to create the power supplies of asymmetric multilevel inverters as commonly proposed by the scientific community. PWM modulation strategies for some topologies are proposed and validated by simulation results. Among the proposed topologies, two topologies of higher complexity were chosen to validate the studies by means of a 49-level output voltage laboratory prototype, using a toroidal transformer with multiple secondary windings, being one topology operating at 300 Hz, and the second one at 60 Hz. Experimental results for the two topologies processing 1 kW with 48 V input voltage and 220 V output validate these converters as well as the optimized commutation states of the bi-directional switches. In this way, this work introduces new multilevel inverter topologies viable for low power and low voltage operation. / Esta tese propõe uma nova família de inversores multiníveis assimétricos baseados no uso de chaves bidirecionais. Generalizadas relações de tensão entre as fontes de entrada dos inversores cascateados são desenvolvidas e análises comparativas realizadas com as topologias convencionais demonstram uma solução atrativa com relação a redução do número de componentes em condução, além do reduzido emprego de fontes CC isoladas. Soluções topológicas empregando apenas uma fonte CC são apresentadas e a operação com estágio CA-CA desses conversores não necessita de pontes de diodos para confecção das fontes de alimentação dos inversores multiníveis assimétricos como comumente é usado pela comunidade científica. Estratégias de modulação PWM para algumas topologias são propostas e os resultados de simulações são apresentados para validar as análises teóricas. Entre as topologias propostas, foram escolhidas duas de maior complexidade para a validação experimental por meio de um protótipo de 49 níveis na tensão de saída, empregando um transformador toroidal de múltiplos secundários operando em 300 Hz, para a primeira topologia e em 60 Hz para a segunda topologia. Os resultados experimentais para as duas topologias processando 1 kW com tensão de entrada de 48 V e de saída 220 V validam os conversores aqui propostos. Também é validada a proposta dos estados otimizados de comutação dos interruptores bidirecionais. Dessa forma, este trabalho introduz novas topologias de inversores multiníveis assimétricos viáveis até mesmo para operações em baixas potências.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2017. / Made available in DSpace on 2017-08-22T04:24:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 347150.pdf: 15393316 bytes, checksum: 0337a1e4e2671231490979eeaa23c6fa (MD5) Previous issue date: 2017 / Esta dissertação apresenta a análise, projeto e experimentação de dois novos inversores tipo Forward, conectados à rede elétrica, para aplicação em sistemas de geração renováveis. As duas topologias propostas diferem entre si, por meio da técnica de desmagnetização do transformador Forward. O primeiro inversor emprega enrolamento terciário para tal e foi concebido para ser aplicável a sistemas cujas potências variam entre 200 e 500 W. Já o segundo inversor utiliza a estrutura duplo-Forward, na qual a desmagnetização do núcleo ocorre pelo enrolamento primário. Estaestrutura utiliza um número maior de componentes, em contrapartida grampeia naturalmente as tensões sobre os semicondutores do primário. A segunda topologia foi concebida para potências que variam entre 500 W e 800 W. Ressalta-se que a proposta tem como objetivo preencher uma lacuna existente nessa faixa de potências, do ponto de vista de topologias inversoras consolidadas. Para cada conversor são feitas análises teóricas, baseadas nos estados topológicos, para em seguida, serem derivados os esforços e os principais equacionamentos além de dimensionar seus componentes. Também é desenvolvido no trabalho uma análise matemática para o projeto dos filtros de entrada (barramento capacitivo) e de saída (L, LC e LCL), sendo escolhido para implementação a estrutura LCL com amortecimento passivo. Por fim, é realizada a modelagem dos conversores orientada ao controle e o projeto de duas malhas, uma de corrente para a injeção de potência à rede e uma de tensão para a regulação do barramento de entrada. Dois protótipos foram projetados, construídos e testados, um de 300 W para a estrutura Forward com enrolamento terciário e outro de 500 W para a estrutura duplo-Forward. Ambos foram projetados para uma tensão de entrada de 85 V e conectados na rede elétrica de 110 Vrms. Os resultados experimentais corroboram o desenvolvimento teórico do trabalho, se apresentando em consonância com a normatização aplicável em termos de distorção harmônica e fator de potência. As topologias se apresentam como uma opção interessante para sistemas entre 200 W e 800 W, faixa de potência que a literatura ainda não apresenta uma solução consolidada.<br> / Abstract : This dissertation presents the analysis, design and experimentation of two novel grid-tie Forward type inverters to be applied in renewable generation systems. The two proposed topologies have as the main difference, the Forward transformer´s demagnetizing technique. The first inverter uses a tertiary winding and was thought to fit in systems which power varies between 200 W and 500 W. The second inverter uses the double-Forward structure, which the core demagnetization happens through the primary winding. This structure uses a higher number of components, in contrast, it naturally clips the primary semiconductor´s voltage. The second topology was thought to be applied in systems which power varying between 500 W and 800 W. The proposal has as main objective to fill a gap in this power range, from the consolidated inverters structures point of view. For each converter, theoretical analysis are done, based on the topological states to be derived, after, the efforts and the main equations, in order to design the components. It is also developed in this study a mathematical analysis to input (capacitive bus) and output filter design (L, LC and LCL), whereby the LCL with passive damping structure was chosen. Lastly, the converter´s control oriented modeling was performed and two loops were designed, one to control the grid injected current and other to regulate the input bus voltage. Two prototypes were designed, constructed and tested, one of 300 W for the Forward with tertiary winding and another of 500 W for the double-Forward. Both of them were designed to support an input voltage of 85 V and to be connected to a 110 Vrms grid. The experimental results confirm the theoretical development belong the study, being in consonance with the applicable standards in terms of total harmonic distortion and power factor. The topologies can be seen as an interesting option for systems between 200 W and 800 W, power range that still does not have a mature solution.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2016. / Made available in DSpace on 2017-02-28T04:12:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 344128.pdf: 24583713 bytes, checksum: 13d8a21e7c6cfd1cb2c9c41febdc42a8 (MD5) Previous issue date: 2016 / Esta tese de doutorado tem por objetivo o estudo em malha aberta de uma nova topologia para o acionamento de motores de indução trifásicos com enrolamentos em aberto e divididos (open-end split winding induction motor drive) alimentados em média tensão, com o uso de semicondutores de baixa tensão e de alta frequência de comutação (20 kHz). Todos os módulos de uma fase são conectados em série na entrada (1200 V) e, assim, promovendo a divisão dos esforços de tensão. Cada submódulo alimenta um enrolamento em particular do motor, o que resulta na divisão da corrente de fase entre os submódulos através da conexão magnética proporcionada pelo motor. O trabalho demostra que existe um auto balanço das tensões de entrada dos módulos na conexão série, uma divisão natural e equilibrada nas correntes de saída dos inversores, o que permite a operação da estrutura em malha aberta. O desenvolvimento do trabalho se inicia com o estudo da versão monofásica, seguido do estudo do equilíbrio de potência dos inversores e finalizando a etapa monofásica com resultados experimentais. Na versão trifásica será realizado um estudo prévio utilizando um transformador trifásico, sendo em seguida conectado a um motor trifásico (660 V, 10 Hp e 6 polos) com três enrolamentos independentes por fase, finalizando a abordagem do trabalho. Algumas das desvantagens incluem o processamento monofásico de potência, ondulação de corrente na entrada CC e o número elevado de capacitores.<br> / Abstract : This PhD thesis aims to study in open loop configuration a new topology to drive an open-end split winding induction motor for medium voltage applications (up to 1000V), with the use of low voltage and high frequency switching semiconductors (20 kHz). All modules of one stage are connected in series at the input (1200 V) and thus promoting the division of the voltage stress. Each submodule feeds a particular motor winding, which results in the current sharing among the submodules through the magnetic connection provided by the machine. The work demonstrates that there is a self-balance of input voltages of the modules in the series connection, a natural and balanced output currents sharing of the inverters, which allows the operation in open loop mode. The development of the work begins with the study of a single-phase version, followed by the study of inverters balance of power and ending with experimental results. In the three--phase version, a previous study will be held using a three-phase transformer with multiple windings per phase. After confirming the proper operation, it will be connected to a three-phase motor (660 V, 10 Hp and 6 poles) with three independent windings per phase, finalizing the approach of the work. Some of the disadvantages includes the single-phase power processing, current ripple at the DC input and the high number of capacitors.

Esta dissertação de mestrado propõe desenvolver a modulação vetorial (space vector – SV) para um inversor trifásico multinível híbrido assimétrico de nove níveis por fase com ponte-H em cascata (cascaded H-bridge – CHB). A verificação do desempenho ocorre através de simulações em software de simulação matemática, e posterior comparações entre duas simulações realizadas, como também a comparação da simulação de melhor desempenho com simulações obtidas com a modulação por síntese de formas de onda quase-quadradas e a modulação híbrida. Para tanto, inicialmente são revisadas as topologias de inversores de frequência mais tradicionais na literatura, identificando as suas características para justificar a escolha da topologia híbrida assimétrica. Posteriomente são revisados os métodos de modulação para inversores de frequência, identificando na modulação vetorial vantagens para sintetização das tensões de linha. Após, são relacioanados trabalhos envolvendo a modulação space vector aplicada em inversores multiníveis. Em seguida, a modulação SV é desenvolvida para o inversor trifásico multinível híbrido assimétrico de nove níveis por fase com ponte-H em cascata, sendo realizadas as seguintes etapas: definição dos possíveis vetores de comutação (estados de chaveamento) do inversor proposto no espaço tridimensional e no plano α-β; identificação dos planos limites e dos planos de separação dos setores no plano α-β; obtenção das matrizes de decomposição e; definição da sequência de comutação. Os resultados, obtidos por meio de software de simulação matemática, dos gráficos das tensões de fase e tensões de linha, assim como os valores de distorção harmônica total (total harmonic distortion – THD), fator de distorção de primeira ordem (first order distortion factor – DF1), tensão de modo comum, espectro harmônico dos sinais das tensões (de fase e de linha) são analisados, sendo os índices de THD, DF1 e tensão de modo comum comparados entre duas sequências de comutação diferentes para o inversor proposto. Também, os valores desses índices são comparados com outras técnicas de modulação (modulação por síntese de formas de onda quase-quadradas (QQ) e a modulação híbrida). O desenvolvimento e os resultados das simulações da modulação SV na topologia híbrida assimétrica de nove níveis proposta, assim como as análises das comparações, apontam resultados satisfatórios, identificando um potencial grandioso da modulação SV desenvolvida. / Submitted by Ana Guimarães Pereira (agpereir@ucs.br) on 2017-09-29T13:33:41Z No. of bitstreams: 1 Dissertacao Fernando Covolan Rosito.pdf: 6134096 bytes, checksum: e34621dae75a6139302a387eb73107b7 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-09-29T13:33:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao Fernando Covolan Rosito.pdf: 6134096 bytes, checksum: e34621dae75a6139302a387eb73107b7 (MD5) Previous issue date: 2017-09-29 / This dissertation proposes to develop the space vector (SV) modulation for a three phase hybrid asymmetric multilevel inverter of nine levels per phase with cascaded H-bridge (CHB). Performance verification occurs through software simulations, and subsequent comparisons between two simulations performed, as well as the comparison of the best performance simulation with simulations obtained with the step wave modulation and hybrid modulation. To do this, the topologies of more traditional frequency inverters are reviewed in the literature, identifying their characteristics to justify the choice of hybrid asymmetric topology. Subsequently, the modulation methods for frequency inverters are reviewed, identifying the advantages of vector modulation for the synthesis of line voltages. Afterwards, works involving the space vector modulation applied in multilevel inverters are related. Then, the SV modulation is developed for a three phase hybrid asymmetric multilevel inverter of nine levels per phase with cascaded H-bridge (CHB). The following steps are performed: definition of the possible switching vectors (switching states) of the proposed inverter in three-dimensional space and in the plane α-β; identification of boundary planes and separation plans of sectors in the α-β plane; obtaining the decomposition matrices e; definition of the switching sequence. The results, obtained through mathematical simulation software, of the phase voltages and line voltages graphs, as well as the values of total harmonic distortion (THD), first order distortion factor (DF1), common mode voltage, harmonic spectrum of the voltage signals (phase and line) are analyzed, with THD, DF1 and common mode voltage indices being compared between two different switching sequences for the proposed inverter. In addition, the values of these indices are compared with other modulation techniques (step wave modulation and hybrid modulation). The development and results of the SV modulation simulations in the nine-level hybrid asymmetric topology proposed, as well as the comparative analyzes, indicate satisfactory results, identifying a great potential for SV modulation developed.

Orientador: Carlos Alberto Canesin / Banca: Falcondes Jose Mendes de Seixas / Banca: Dionizio Paschoareli Junior / Banca: Ernane Antônio Alves Coelho / Banca: José Demisio da Silva / Resumo: Uma das importantes aplicações dos sistemas inversores está associada ao fornecimento de energia elétrica. Com este foco destacam-se o fornecimento para cargas críticas, o fornecimento em áreas desprovidas dos usuais sistemas de transmissão e distribuição e aplicações com multi-fontes primárias de energia, incluindo-se neste caso, as aplicações para geração distribuída, com possibilidade de conectividade com a rede elétrica de distribuição ou, com o paralelismo entre estruturas isoladas. Atualmente, topologias e filosofias de controle que atendam as características das aplicações supracitadas são de interesse técnico e científico. Neste sentido, a possibilidade de paralelismo entre inversores sem interconexão do controle tem se mostrado atrativa à medida que se exigem sistemas distribuídos e adaptáveis às variações paramétricas do circuito. Entretanto, problemas de estabilidade e resposta dinâmica devem ser solucionados para garantir a confiabilidade de tais sistemas. Sendo assim, neste trabalho inicialmente é realizada a modelação em espaço de estados de sistemas compostos por inversores cuja filosofia de controle esteja embasada nas curvas P- e Q-V. Com esta modelação, tornam-se possíveis avaliações de estabilidade e resposta dinâmica através dos autovalores da matriz de estados. Propõe-se assim a busca da estabilidade dos sistemas com melhores respostas dinâmicas através de alterações nos valores da matriz de estados, resultando-se em autovalores que representem parâmetros de desempenho otimizados. Obviamente que alterações na matriz de estados estão associadas a alterações na planta, contudo, alterações em parâmetros físicos não são interessantes, uma vez que não são simples de serem obtidas na prática. Sendo assim, são propostas alterações nas constantes que definem as inclinações das curvas de controle P- e Q-V... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: One of main applications of inverter systems is associated to electrical energy supply. With this focus it emphasizes the supply of energy to critical loads, the supply of energy to areas devoid of the usual transmission and distribution systems of energy and the use of primary energy in multi-fonts applications, including in this case, distributed generation applications with grid connectivity or, parallelism in stand alone applications. Currently, topologies and control philosophies capable to assure the applications characteristics above mentioned are in technical and scientific interests. In this way, the possibility of inverter parallelism with no control interconnection has showed attractive, since distributed systems and adaptable systems to parametric variations are mandatory nowadays. However, stability troubles and inadequate dynamic responses must be solved to ensure reliability of these systems. So, in this work is performed the state space modeling of systems set by inverters whose control philosophy is based on P- and Q-V curves. With this modeling it becomes possible evaluations of stability and dynamic response through state matrix eigenvalues. Thus, it proposes to assure the systems stability and better dynamic responses through changes on state matrix values, resulting in eigenvalues that represent optimized performance parameters. Obviously those variations in state matrix are associated with plant variations, however, physical parameters variations are not interesting, seeing that it is not simple to be obtained in practical situations. In face of this are proposed variations in constants that define the slopes of P- and Q-V curves. These slopes intervene directly on state matrix values and consequently in systems eigenvalues. The variations on constants are not performed randomly, nevertheless based on evolutionary algorithm capable to search values that represent...(Complete abstract click electronic access below) / Doutor