Nos últimos 20 anos, o inversor de frequência PWM passou a ser largamente utilizado. Dentre as razões principais de sua ampla difusão, cita-se a introdução do IGBT que, devido à sua capacidade de comutação rápida, possibilitou a redução de perdas, tamanho e custo dos conversores, ao mesmo tempo em que permitiu o uso do motor de indução em aplicações que demandam alto desempenho dinâmico. Porém, esta mesma característica que trouxe tais benefícios, contribuiu para acentuar os efeitos relacionados a fenômenos eletromagnéticos, devido à rápida transição que produz sinais em alta frequência, responsáveis por tornar os sistemas de acionamentos potenciais fontes de interferência eletromagnética. Os principais fenômenos desta natureza são a tensão de onda refletida, associada a ruídos de modo diferencial, e a corrente de modo comum. De maneira geral, a corrente de modo comum tem maior potencial de contribuição para a emissão radiada que a de modo diferencial e, em sistemas de acionamento, constitui a principal fonte de interferência eletromagnética. Esta não é resultado apenas da rápida comutação dos IGBTs, mas, também, da configuração do sistema, que propicia o surgimento das tensões de modo comum. Este trabalho visa estudar alternativas que minimizem, naturalmente, estas tensões através de sua configuração, reduzindo-se a necessidade de novos componentes, como filtros passivos ou circuitos ativos. Ressalta-se, assim, que o primeiro passo consistiu-se na compreensão do problema de geração da tensão de modo comum. Visando atingir os propósitos anteriormente mencionados, foi idealizado um inversor, composto de duas pontes chaveando em oposição, chamado de duplo-trifásico. A partir de simulações, avaliou-se seu potencial e definiu-se sua implementação, a partir de dois inversores idênticos. Testou-se o protótipo contra um terceiro módulo de mesmo tipo, em iguais condições. A comparação dos resultados indicou que a configuração proposta pode ser eficiente no controle do ruído de modo comum, obtendo-se valores de redução de 86%. Nota-se que o comportamento observado via o protótipo, permite um melhor entendimento dos fenômenos relativos à circulação da corrente de modo comum. Desta forma, à luz da pesquisa realizada, nota-se que, conceitualmente, a solução proposta se destaca das demais apresentadas na literatura pela sua exequibilidade e simplicidade. / Over the last 20 years, the PWM frequency inverter has become widely used. Among the main reasons for its widespread distribution is the introduction of the IGBT, due to its ability for fast switching allowing the reduction of losses, size and cost of the converters, and the use of the induction motor in applications that demand high dynamic performance. However, this same characteristic that brought such benefits, stressed the effects related to electromagnetic phenomena, due to the fast transition that produces high frequency signals, responsible for turning drive systems, potential sources of electromagnetic interference. The main phenomena of this nature are the reflected wave overvoltage, associated with differential mode noise, and the common mode current. In general, the common mode current has greater potential of contribution to the emission of radiated interference than the differential mode current and is the main source of electromagnetic interference in drive systems. The common mode current is not just the result of the fast transitions of IGBTs, but also of the system configuration, which produces common mode voltages. This work aims to study alternatives that minimize, naturally, those voltages through its configuration, reducing the need for additional components, such as passive filters or active circuits. It is pointed, that the first step consisted in the understanding of the problem of the common mode voltage generation. In order to address this objective, an inverter composed of two bridges, switching in opposition, called double-three-phase was designed. Its potential for noise mitigation, as well, its implementation, with two identical inverters was evaluated by simulations. The prototype was tested against a third module of the same type, under the same conditions. The comparison of the results indicated that the proposed configuration can be efficient in the common mode noise control, with 86% reduction. The behavior observed through the prototype allows a better understanding of the phenomena involving common mode current. Thus, in the light of the research, we note that, conceptually, the proposed solution stands out for its practicality and simplicity, from the others presented in the literature.

Orientador: Carlos Alberto Canesin / Resumo: Considerando o atual crescimento dos sistemas baseados em fontes de energia renováveis para a Geração Distribuída (GD), novas estruturas de potência estão sendo desenvolvidas para os sistemas de conversão. O presente estudo propõe a utilização do Inversor Integrado Cuk para o processamento da energia solar fotovoltaica proveniente de um conjunto de módulos fotovoltaicos. Este inversor é o resultado da integração de um conversor Cuk e um inversor de ponte completa, sendo capaz de realizar as funções de elevação e redução de tensão, e a função de converter a corrente continua em alternada, possuindo um grande potencial para a obtenção de uma estrutura de potência de reduzido volume e alto rendimento, garantindo uma baixa distorção harmônica da corrente injetada à rede. Neste trabalho de dissertação são apresentadas as análises quantitativa e qualitativa do inversor com o objetivo de mostrar em detalhes o seu funcionamento e apresentar as principais equações elétricas dos componentes reativos e semicondutores. Além disso, para a obtenção do modelo dinâmico em pequeno sinal do inversor, o método de média do circuito e modelagem média de interruptores é utilizado a fim de projetar os controladores do modo de controle adotado, o qual consiste em dois laços de corrente retroalimentados. Por outro lado, uma comparação das diferentes configurações de módulos fotovoltaicos conectados ao inversor é realizada através dos dados de simulação, a fim de obter a configuração com as melhores c... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Considering the current growth of the renewable energy sources-based systems for Distributed Generation (DG), new power structures are being developed for the conversion systems. The present study proposes the use of the Cuk Integrated Inverter for the processing of photovoltaic solar energy from a set of photovoltaic modules. This inverter is the result of the integration of a Cuk converter and a Full Bridge inverter, being able to perform the functions of raise and reduce voltage, and the function of converting the direct current (DC) to alternating current (AC), possessing a great potential for obtaining a power structure of reduced volume and high performance, guaranteeing a low harmonic distortion of the current injected into the electric grid. In this research work, the quantitative and qualitative analysis of the inverter are presented in order to show in detail its operation and present the main electrical equations of the reactive and semiconductor components. In addition, to obtain the dynamic model in small signal of the inverter, the method of Circuit Averaging and Averaged Switch Modeling is used in order to design the controllers of the adopted control mode, which consists of two feedback loops of current. On the other hand, a comparison of the different configurations of photovoltaic modules connected to the inverter is performed by simulation data, in order to obtain the configuration with the best performance characteristics of the system. The maximum power p... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

A presente pesquisa foi desenvolvida para avaliar as potencialidades das células de combustível como tecnologia em si, inclusive os beneficios econômicos que se podem ter por meio do suprimento de energia elétrica se comparada com o aproveitamento da mesma por meio da rede pública. Além de uma parte descritiva do estado de arte da tecnologia, a presente dissertação foi focada em duas partes: a primeira trata de um estudo experimental onde uma célula, a membrana polimérica, foi conectada a um inversor, permitindo assim de fornecer energia elétrica na rede pública. Na segunda parte foi realizada uma avaliação engenhero-econômica com uma Célula de Combustível de Ácido Fosfórico para o aproveitamento da energia elétrica com cogeração de calor para as condições de mercado brasileiro. O primeiro estudo mostrou como seja possível abastecer uma célula (neste caso alimentada por hidrogênio) para fornecer continuamente energia elétrica na rede, onde necessário ou onde seja impossível para o usuário se conectar a rede pública. O segundo estudo, por sua vez, mostrou que atualmente a células de combustível de média temperatura de Ácido Fosfórico (PAFC) não é uma tecnologia ainda madura e que é viável economicamente somente em aplicações de nicho, por exemplo setores indústriais eletro-intensivos e com necessidade de energia termica também. Todavia, projeções futuras baseadas em curvas de aprendizados e a queda do preço do gás natural mostram como a expansão da tecnologia e a possibilidade de acessar um combustível barato podem abrir futuro para a PAFC mundialmente. / This Masters dissertation aims to study technical potentialities of Fuel Cell technology, including the economical benefits that can provide compared with public grid as well. Thus, the dissertation has been focused in two main parts: the first concerns in an experimental approach to supply electrical power to the public grid using a Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell (PEMFC), while the second one presents a global (from an engineering and economic point-of-view) assessment of a Phosphoric Acid Fuel Cell (PAFC) for the co-generation of heat with electrical energy in Brazil. The first study has been accomplished connecting a PEMFC with a power inverter to the public grid. It has been proved experimentally that Fuel Cell is an alternative device that, as long as fuel is fed, may provide electrical energy continuously and more efficiently than traditional devices. The second study has been focused in the so-called Phosphoric Acid Fuel Cell (PAFC) that, being a Medium Temperature Fuel Cell, beyond to supply electrical energy, may be used for co-generation of thermal energy. Through this study it has been showed that, at the current state-of-art, PAFC is is not already a mature technology and it becomes economically viable only for niche market applications, represented by the industrial sectors with high base load power and continuous thermal energy demand. However, accumulated knowledge expressed by learning curve and natural gas shock price caused by possible LNG supplying and shale gas recovery are the two main factors that may turn investment in PAFC profitable worldwide.

Nos últimos 20 anos, o inversor de frequência PWM passou a ser largamente utilizado. Dentre as razões principais de sua ampla difusão, cita-se a introdução do IGBT que, devido à sua capacidade de comutação rápida, possibilitou a redução de perdas, tamanho e custo dos conversores, ao mesmo tempo em que permitiu o uso do motor de indução em aplicações que demandam alto desempenho dinâmico. Porém, esta mesma característica que trouxe tais benefícios, contribuiu para acentuar os efeitos relacionados a fenômenos eletromagnéticos, devido à rápida transição que produz sinais em alta frequência, responsáveis por tornar os sistemas de acionamentos potenciais fontes de interferência eletromagnética. Os principais fenômenos desta natureza são a tensão de onda refletida, associada a ruídos de modo diferencial, e a corrente de modo comum. De maneira geral, a corrente de modo comum tem maior potencial de contribuição para a emissão radiada que a de modo diferencial e, em sistemas de acionamento, constitui a principal fonte de interferência eletromagnética. Esta não é resultado apenas da rápida comutação dos IGBTs, mas, também, da configuração do sistema, que propicia o surgimento das tensões de modo comum. Este trabalho visa estudar alternativas que minimizem, naturalmente, estas tensões através de sua configuração, reduzindo-se a necessidade de novos componentes, como filtros passivos ou circuitos ativos. Ressalta-se, assim, que o primeiro passo consistiu-se na compreensão do problema de geração da tensão de modo comum. Visando atingir os propósitos anteriormente mencionados, foi idealizado um inversor, composto de duas pontes chaveando em oposição, chamado de duplo-trifásico. A partir de simulações, avaliou-se seu potencial e definiu-se sua implementação, a partir de dois inversores idênticos. Testou-se o protótipo contra um terceiro módulo de mesmo tipo, em iguais condições. A comparação dos resultados indicou que a configuração proposta pode ser eficiente no controle do ruído de modo comum, obtendo-se valores de redução de 86%. Nota-se que o comportamento observado via o protótipo, permite um melhor entendimento dos fenômenos relativos à circulação da corrente de modo comum. Desta forma, à luz da pesquisa realizada, nota-se que, conceitualmente, a solução proposta se destaca das demais apresentadas na literatura pela sua exequibilidade e simplicidade. / Over the last 20 years, the PWM frequency inverter has become widely used. Among the main reasons for its widespread distribution is the introduction of the IGBT, due to its ability for fast switching allowing the reduction of losses, size and cost of the converters, and the use of the induction motor in applications that demand high dynamic performance. However, this same characteristic that brought such benefits, stressed the effects related to electromagnetic phenomena, due to the fast transition that produces high frequency signals, responsible for turning drive systems, potential sources of electromagnetic interference. The main phenomena of this nature are the reflected wave overvoltage, associated with differential mode noise, and the common mode current. In general, the common mode current has greater potential of contribution to the emission of radiated interference than the differential mode current and is the main source of electromagnetic interference in drive systems. The common mode current is not just the result of the fast transitions of IGBTs, but also of the system configuration, which produces common mode voltages. This work aims to study alternatives that minimize, naturally, those voltages through its configuration, reducing the need for additional components, such as passive filters or active circuits. It is pointed, that the first step consisted in the understanding of the problem of the common mode voltage generation. In order to address this objective, an inverter composed of two bridges, switching in opposition, called double-three-phase was designed. Its potential for noise mitigation, as well, its implementation, with two identical inverters was evaluated by simulations. The prototype was tested against a third module of the same type, under the same conditions. The comparison of the results indicated that the proposed configuration can be efficient in the common mode noise control, with 86% reduction. The behavior observed through the prototype allows a better understanding of the phenomena involving common mode current. Thus, in the light of the research, we note that, conceptually, the proposed solution stands out for its practicality and simplicity, from the others presented in the literature.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Throughout the twentieth century, the supply of electricity, mainly obtained from fossil fuels like oil and coal, it has supported the growth and transformation of the world economy. In the early years of this century, the scenario has changed to a new reality, the need for sustainable development. In other words, the challenge is to gradually replace the traditional sources of electricity from renewable energy sources, in which the solar photovoltaic energy has highlighted. Photovoltaic inverters may be constituted in different ways, presenting in recent decades a high research progress. The main study efforts focus on getting high efficiency, high power density and high reliability, to increase the overall performance of the photovoltaic installation. In this direction, this Master Thesis aims to propose, analyze, design and implement a single-phase grid-tied photovoltaic inverter, which provides high efficiency and high power density. This circuit is called Transformerless Photovoltaic Interleaved Multilevel NPC Inverter , that use uncoupled inductors, Gallium Nitride power transistors and employs interleaving strategy beside the LCL filter, synthesizing 9 levels. Are introduced studies on the operation, modulation and design methodology of power stages, considering the static performance. Results are presented for the 1 kW, in order to support the validity of the proposed topology in conjunction with the standard aspects, especially in relation to THD (Total Harmonic Distortion) of grid current, leakage current, efficiency and power density. / Durante todo o século XX, a oferta de energia elétrica, obtida principalmente a partir dos combustíveis fósseis como petróleo e o carvão mineral, deu suporte ao crescimento e as transformações da economia mundial. Já nos primeiros anos do século atual, o cenário mudou para uma nova realidade, a necessidade do desenvolvimento sustentável. Em outras palavras, o desafio é substituir gradativamente as fontes tradicionais de energia elétrica por fontes de energia renovável, onde a energia solar fotovoltaica tem destaque. Os conversores eletrônicos para sistemas fotovoltaicos, também chamados de inversores, podem ser constituídos de diversas maneiras, apresentando nas últimas décadas um acentuado progresso de pesquisa. Os principais esforços de estudo tem se concentrado em obter alto rendimento, alta densidade de potência e alta confiabilidade, de modo a aumentar o desempenho global da instalação fotovoltaica. Neste horizonte, esta dissertação tem por objetivo propor, analisar, projetar e implementar um inversor fotovoltaico monofásico, para aplicação conectada à rede, de alto rendimento e alta densidade de potência. Esta estrutura é denominada de Inversor Fotovoltaico NPC Multinível Intercalado sem Transformador , que utiliza indutores não acoplados, interruptores de Nitreto de Gálio e emprega a técnica interleaving junto ao filtro LCL, sintetizando 9 níveis. No decorrer do trabalho são introduzidos estudos relativos à operação, modulação, metodologia de projeto e estágios de potência, estabelecendo critérios, enquanto considera a performance estática. São apresentados resultados, observando a potência de 1 kW, com a finalidade de corroborar a validade da topologia proposta juntamente as normativas e aspectos que norteiam a aplicação, especialmente com respeito à THD (Total Harmonic Distortion) da corrente da rede, corrente de fuga, rendimento e densidade de potência.

Submitted by Alex de Sá Martins null (lex.martins@hotmail.com) on 2017-12-16T23:31:27Z No. of bitstreams: 1 ANÁLISE E PROJETO DO CONVERSOR FONTE-Y PARA USO....pdf: 2723184 bytes, checksum: 9e77f24832992941e605e87a84c25d1a (MD5) / Approved for entry into archive by Maria Marlene Zaniboni null (zaniboni@bauru.unesp.br) on 2017-12-18T12:51:16Z (GMT) No. of bitstreams: 1 martins_as_me_bauru.pdf: 2723184 bytes, checksum: 9e77f24832992941e605e87a84c25d1a (MD5) / Made available in DSpace on 2017-12-18T12:51:16Z (GMT). No. of bitstreams: 1 martins_as_me_bauru.pdf: 2723184 bytes, checksum: 9e77f24832992941e605e87a84c25d1a (MD5) Previous issue date: 2017-10-26 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / Este trabalho aborda o estudo de topologia de conversor de energia baseada no uso de configuração de rede de impedância denominada fonte-Y, com o objetivo de ser aplicado em sistemas de geração distribuída de energia, em redes de baixa tensão. Em sistemas de geração distribuída de energia usualmente se faz necessária a existência de um estágio elevador de tensão e um estágio inversor, ambos controlados para produzir tensão e/ou corrente senoidal com mesma frequência, amplitude e fase da rede elétrica. Nesse sentido, este trabalho propõe a aplicação do conversor fonte- Y entre a geração e a conexão com e rede elétrica, de forma que as ações de conversão relacionadas com a elevação (CC-CC) e inversão (CC-CA) sejam efetuadas de forma integrada por uma única estrutura, contribuindo com a possibilidade de melhoria no rendimento global devido à minimização de estágios de conversão em cascata. Inicialmente, é efetuado um levantamento bibliográfico relacionando as principais topologias de conversores utilizando redes de impedância com indutores acoplados, considerando os aspectos operacionais, arranjo de impedância e ganho estático idealizado, desprezando perdas entre tensão de entrada e tensão máxima de saída obtida. Segue-se o estudo da operação de conversor CCCC empregando rede de impedância do tipo Y, definição das equações que regem o comportamento no tempo das tensões e correntes nos capacitores e indutores. É feita uma avaliação comparativa do ganho estático de tensão obtido e dos esforços nos semicondutores em função das variáveis de controle de projeto e operação disponíveis. Prossegue-se com o estudo da operação do conversor CC-CA empregando rede de impedância do tipo Y, considerando extensão das expressões encontradas para a operação como conversor CC-CC. Por fim, simulações computacionais foram desenvolvidas no ambiente PSIM contemplando o emprego dos circuitos e estratégias de modulação relacionadas com aplicações do conversor fonte- Y, em operação CC-CC e operação CC-CA visando a integração em sistemas de geração de energia, para demonstrar as vantagens e desvantagens do uso dessa topologia. / This paper deals with the study of energy converter topology based on the use of impedance network configuration called Y-source, with the objective of being applied in photovoltaic energy cogeneration systems in low voltage grids. In photovoltaic energy generation systems, it is usually necessary to have a voltage boost stage and an inverter stage, both controlled to produce voltage and / or sine current with the same frequency, amplitude and phase of the power grid. In this sense, this work proposes the application of the Y-source converter between the photovoltaic generation and the connection with the electric grid, so that the conversion actions related to elevation (DC-DC) and inversion (DC-AC) in a way integrated by a single structure, contributing to the possibility of improvement in the overall yield due to the minimization of cascade conversion stages. Initially a bibliographical survey was performed relating the main inverter topologies using impedance networks with coupled inductors considering the operational aspects, impedance arrangement and ideal static gain between the input voltage and the maximum output obtained. ext, the study of the DC-DC converter operation using the Y-type impedance network, definition of the equations governing the time behavior of the voltages and currents in the capacitors and inductors, is presented. It is also done the comparative evaluation of the static voltage gain obtained and the stresses in the semiconductors according to the available control and design control variables. Study of the operation of the DC-AC converter employing type Y impedance network, considering the extension of the expressions found for the operation as DC-DC converter. Finally, computational simulations were developed in the PSIM environment, considering the use of circuits and modulation strategies related to Y-source converter applications, in DC-DC operation and DC-AC operation for integration into power cogeneration systems, to demonstrate advantages and disadvantages of using this topology. / 134173/2017-1

Orientador: Dr. José L. Azcue Puma / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, 2016. / Este trabalho apresenta o estudo, modelagem e projeto de um sistema de conversão de energia para a conexão de um módulo fotovoltaico com a rede elétrica. Nesta pesquisa são abordados três conversores para adequar a energia gerada por um painel fotovoltaico e conectá-la à rede elétrica. O primeiro conversor é um Boost intercalado de dois níveis encarregado de implementar o MPPT (Maximum Power Point Tracking), o segundo conversor é um Ressonante LLC que realiza o isolamento galvânico e o terceiro conversor é um inversor em ponte completa que mantém a tensão de barramento em um valor determinado e realiza a conversão de corrente contínua para corrente alternada. Os três conversores são projetados, calculando os elementos passivos que os compõem e simulando os circuitos obtidos. Também, é realizada a modelagem dos conversores e o projeto dos controladores utilizando a análise de pequenos sinais. Os resultados de simulação são apresentados utilizando os softwares PSIM e MATLAB. Na parte experimental são verificados os dois primeiros conversores usando o kit High Voltage Isolated Solar MPPT fabricado pela Texas Instruments. / This work presents the study, modeling and design of a photovoltaic conversion system for the connection of a photovoltaic module with the grid. In this research three converters are approached to adequate the generated energy for a photovoltaic panel and to transfer the energy to the grid. The first converter is an interleaved two-level boost responsible for implementing the MPPT (Maximum Power Point Tracking) the second converter is a Resonant LLC that performs galvanic isolation and the third converter is a complete bridge inverter that keeps the bus voltage at a certain value and performs the conversion of continuos current to alternating current. The three converters are designed, calculating the passive elements that compose them and simulating the obtained circuits. Also, the modeling of the inverters and the design of the controllers are performed using small signal analysis. Simulation results are presented using the PSIM and MATLAB software. In the experimental part the first two inverters are verified using the High Voltage Isolated Solar MPPT kit manufactured by Texas Instruments.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / In photovoltaic systems, the lowest energy cost is not always achieved by an inverter with minimized cost or maximized efficiency. It is important to adopt methodologies that optimize the balance between system losses and costs. The Levelized Cost of Electricity minimization methodology, presented in literature, obtains an optimized inverter design, but needs variables like discount rate and maintenance costs. This study proposes a methodology for design and comparison of photovoltaic inverters that is simpler and is based on the adoption of a cost per Watt reference. It minimizes the energy cost considering the photovoltaic initial system cost and design specifications. This methodology is presented in detail, including an inverter design example that analyses losses and cost of all components, and also the irradiance of the photovoltaic installation place. Experimental results are presented to validate the proposed methodology. / Em sistemas fotovoltaicos, o menor custo da energia gerada nem sempre é obtido com inversores de custo minimizado ou eficiência maximizada. Para o custo da energia seja minimizado, é importante empregar metodologias de projeto que otimizem o compromisso entre perdas e custos. A metodologia de minimização do custo nivelado da eletricidade, a mais difundida na literatura, permite obter um projeto otimizado do inversor, mas necessita de variáveis como taxa de desconto e custos de manutenção do sistema fotovoltaico. Este trabalho propõe uma metodologia para projeto e comparação de inversores fotovoltaicos mais simples, baseada na adoção de um custo por Watt de referência. Essa metodologia objetiva reduzir o custo da energia produzida considerando apenas o custo inicial do sistema fotovoltaico e as restrições associadas às especificações de projeto. A metodologia proposta é apresentada em detalhes, incluindo um exemplo de projeto de inversor que analisa as perdas e custos dos componentes, além do perfil de irradiação do local de instalação do sistema fotovoltaico. Resultados experimentais são apresentados para validação da metodologia proposta.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / This Master Thesis presents the development of a grid-connected transformerless three-phase photovoltaic inverter. The Neutral Point Clamped (NPC) three-level inverter was chosen for implementation. The grid connection is made with a modified LCL filter (MLCL), where the common point of the output filter capacitors is connected directly to the dc bus central point (neutral point). The MLCL filter reduces the leakage current of photovoltaic system and attenuates the current harmonics injected in the grid. A passive damping of MLCL filter resonance peak was employed in order to avoid instability in the grid connection. In this sense, this Master Thesis contributes proposing a passive damping design method which is based not only on the stability requirement, but also considers the leakage current of photovoltaic system, once that passive damping impacts on the high frequency components of voltage on parasitic capacitance. Therefore, based on leakage current limit and current loop stability, a range for the damping resistance was obtained. The control system of the threephase inverter was developed in a synchronous reference frame (dq0), where the proper alignment with the grid voltage reference vector allows the independent control of active and reactive power inject in the grid. Simulation and experimental results are shown to evaluate the inverter performance and to validate the theoretical analysis. / Esta Dissertação de Mestrado apresenta o desenvolvimento de um inversor fotovoltaico trifásico não isolado conectado à rede. A topologia desenvolvida foi a de um inversor trifásico três níveis com ponto neutro grampeado (NPC Neutral Point Clamped). A conexão com a rede é feita através de um filtro LCL modificado (LCLM), que possui o ponto comum dos seus capacitores conectado ao ponto central do barramento CC do inversor. O filtro LCLM possui a finalidade de reduzir a corrente de fuga do sistema fotovoltaico ao mesmo tempo em que atenua os harmônicos de corrente injetados na rede. De modo a evitar problemas de instabilidade da malha de corrente do inversor, um sistema de amortecimento passivo do pico de ressonância do filtro LCLM foi empregado. Neste sentido, esta Dissertação de Mestrado contribui propondo um método de projeto do amortecimento passivo que se baseia não somente no critério de estabilidade, mas que também considera a corrente de fuga do sistema fotovoltaico, uma vez que o amortecimento impacta na atenuação das componentes de alta frequência da tensão sobre a capacitância parasita dos módulos fotovoltaicos. Com isso, uma faixa de valores para a resistência de amortecimento foi obtida a partir do limite permitido para a corrente de fuga e da estabilidade da malha de corrente. O sistema de controle do inversor trifásico foi desenvolvido com base no sistema de coordenadas síncronas dq0, cujo correto alinhamento com o vetor de referência das tensões da rede permite o controle independente das potências ativa e reativa injetadas na rede. Resultados experimentais e de simulação são apresentados de modo a comprovar o desempenho do inversor trifásico.

Made available in DSpace on 2016-12-12T17:38:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 EDUARDO MALDAUN BARRETO.pdf: 3234972 bytes, checksum: 1d2d2b79d8a4946c00677b6193158089 (MD5) Previous issue date: 2011-12-08 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / This work present a study of a three level NPC (Neutral Point Clamped), with ZVS (Zero Voltage Switching) and PWM (Pulse Width Modulation) control strategy, using a FPGA (Field Programmable Gate Array) for digital control and switches activation. First, a theoretical study is done, where the main waveforms and operation stages are presented. After, a quantitative study is done in order to implement the NPC inverter. Based on the calculations, the mathematical models for each inverter section are extracted to implement the digital control. The project data is then compiled and simulated on Orcad Pspice and Simulink software. Finally, an 1.5 kW, 800 V input voltage, 127 V or 220 V output voltage, and 200 kHz switching frequency is implemented and the experimental results are compared with theoretical and simulated results / Este trabalho apresenta o estudo de um inversor NPC (Neutral Point Clamped) a três níveis com comutação suave ZVS (Zero Voltage Switching) e controle PWM (Pulse Width Modulation), fazendo o uso de uma lógica programável do tipo FPGA (Field Programmable Gate Array) para controle e acionamento das chaves. Inicialmente é feito um estudo qualitativo do inversor, onde as principais formas de onda e etapas de operação são apresentadas, a seguir são estudados os aspectos quantitativos para, desta forma, efetuar o projeto do inversor. Com o inversor definido, todos os modelos matemáticos de todos os circuitos necessários para se realizar o controle digital do inversor são apresentados, assim como o projeto de um controlador digital. Utilizando os dados de projeto do inversor NPC ZVS PWM e controle, os resultados de simulações feitas nos programas Orcad Pspice e Simulink são obtidos. Por fim, um protótipo de 1,5 kW, 800 V de tensão de entrada, 127 V ou 220 V de tensão de saída e 200 kHz de frequência de comutação é montado e os resultados experimentais são avaliados e comparados com os previamente obtidos numericamente e por simulação.