Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / In the last decade, disturbances in the electrical system have been increased, mainly due to proliferation of nonlinear loads. As a result harmonic distortion, voltage unbalance and frequency variations are becoming a concern. These disturbances can produce distortions in the synchronization signals used by PWM converters connected to utility grid. Theses distortions in the synchronization signals, consequently, increase distortions in generated or drained currents by the three-phase PWM converters. Due these facts, several synchronization methods are developed with purpose to operate adequately to reduce the impacts of corrupting grid voltages on the synchronization signals. In this sense, synchronization methods that used closed loop and open loop algorithms are proposed in the literature. Although closed loop methods have low sensitivity to the frequency variations, a trade of between good transient response and good filtering characteristics must always be considered. Moreover, the algorithms developed to the closed loop methods on fixed point DSP, generally, present larger execution time those open loop synchronization methods.Open loop methods standout for their simplicity as compare closed loop methods. However, none of open loop methods reported, so far, have a good performance in terms of the distortion synchronization signals and consequently in the generated or drained currents in the three-phase PWM converters under unbalance, harmonics and frequency variations in the grid voltages. In this sense, this Doctor Thesis proposes a study, analysis and development of a new open loop synchronization method applied on three-phase three-wire and four-wire PWM converters connected to the utility grid. This method provides a good performance even in the presence of harmonics, severe voltage unbalance and frequency variations on grid voltages. Initially, it is presented an overview of open loop synchronization method applied to three-phase PWM converters. Then, have been situated the characteristics and limitations of the new method under grid voltages disturbances. In addition, the proposed method is implemented considering that two distinct cases. The first case describes the implementation of the new synchronization method to synchronized three-phase three-wire PWM rectifiers. The second case presents the implementation of the new synchronization method to generate reference currents to three-phase four-wire shunt active power filter. Furthermore, simulation and experimental results are obtained to demonstrate the good performance of the new open-loop synchronization method used in three-phase threewire and four-wire PWM converters along the Thesis. / Nas últimas décadas houve um aumento significativo de distúrbios nas tensões dos sistemas elétricos, tais como distorções harmônicas, desequilíbrios, variações de freqüência
entre outros, devido principalmente, ao aumento da utilização de cargas não lineares. Estes distúrbios podem causar distorções nos sinais de sincronização gerados, os quais são usados para sincronizar conversores PWM com a rede elétrica. Estas distorções nos sinais de sincronismo podem, conseqüentemente, provocar o aumento de distorções nas correntes geradas ou drenas por conversores PWM trifásicos.
Devido a estes fatos, vários métodos de sincronização foram desenvolvidos no intuito de operar adequadamente, reduzindo o impacto destes distúrbios sobre os sinais de sincronismo gerados. Neste sentido, métodos de sincronização que utilizam algoritmos em malha fechada e em malha aberta são propostos na literatura. Com relação aos métodos de malha fechada, estes apresentam baixa sensibilidade a variações de freqüência, entretanto, a relação entre uma adequada resposta transitória e uma boa característica de filtragem deve ser considerada. Além disso, os algoritmos desenvolvidos para os métodos em malha fechada e implementados em processadores digitais de sinais, apresentam um tempo de processamento, geralmente, maior que os métodos em malha aberta. Por sua vez, métodos em malha aberta destacam-se por sua simplicidade quando comparados aos métodos em malha fechada. Entretanto, nenhum método em malha aberta foi apresentado até o momento na literatura, que resulte em um bom desempenho com relação aos sinais de sincronização gerados quando se fazem presentes nas tensões da rede elétrica, conjuntamente, desequilíbrios, harmônicos e variações de freqüência. Neste sentido, a presente Tese de Doutorado trata do estudo, análise e desenvolvimento de um novo método de sincronização em malha aberta aplicado a
conversores PWM trifásicos a três e a quatro fios conectados a rede elétrica. Este método possibilita um bom desempenho em termos redução da taxa de distorção harmônica nos
sinais de sincronização mesmo na presença de distorções harmônicas, severos desequilíbrios de tensão e variações de freqüência da rede elétrica. Inicialmente, é apresentada uma visão geral sobre os métodos de sincronização em malha aberta aplicados a conversores PWM trifásicos. Em seguida, são abordadas as principais características e limitações do novo método de sincronização em malha aberta proposto. Posteriormente, o método de sincronização proposto é implementado considerando dois casos distintos. O primeiro caso se refere à aplicação do método de sincronização proposto a retificadores PWM trifásicos a três fios. O segundo caso, refere-se à aplicação do método para gerar as eferências de corrente de compensação para filtros ativos de potência paralelos trifásicos a quatro fios. Ao longo desta tese, resultados de simulações e experimentais são apresentados, a fim de que, seja demonstrada a aplicabilidade do método de sincronização em malha aberta proposto em sistemas trifásicos a três fios e a quatro fios.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.ufsm.br:1/3662 |
| Date | 17 July 2006 |
| Creators | Camargo, Robinson Figueiredo de |
| Contributors | Pinheiro, Humberto, Gründling, Hilton Abílio, Coelho, Ernane Antônio Alves, Canalli, Vicente Mariano, Pinheiro, José Renes |
| Publisher | Universidade Federal de Santa Maria, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, UFSM, BR, Engenharia Elétrica |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFSM, instname:Universidade Federal de Santa Maria, instacron:UFSM |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | 300400000007, 400, 300, 300, 300, 300, 300, 300, 8aab6aac-f16b-4f23-8761-b8462475f027, dd0bd5c1-e75a-4528-b42b-7628ab762d61, 02568593-1404-4e61-9057-a5cec305d6ec, 6f066d4b-ccb1-48d1-bee0-e42ad2d35788, 121b0c12-e847-4ed1-be81-f1e5a4883b09, 2e9a4591-cee9-4ca7-9e94-9a01328cdc8a |
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