CoordenaÃÃo de AperfeiÃoamento de Pessoal de NÃvel Superior / Este trabalho apresenta uma topologia de inversor multinÃvel hÃbrido simÃtrico trifÃsico de
cinco nÃveis, concebido a partir das estruturas meia ponte e inversor com grampeamento ativo
do neutro, adequado para aplicaÃÃes com alta tensÃo e alta potÃncia. SÃo apresentados os
possÃveis estados de comutaÃÃo, lÃgica de acionamento, cÃlculo dos esforÃos nos
semicondutores, assim como um estudo de perdas. Duas estratÃgias de modulaÃÃo sÃo
selecionadas possibilitando a operaÃÃo concomitante de metade dos interruptores em baixa
frequÃncia (60 Hz) e a outra em alta frequÃncia (1020 Hz), reduzindo o nÃmero de
comutaÃÃes, consequentemente as perdas nos semicondutores e o conteÃdo harmÃnico da
tensÃo de saÃda. Para validar a proposta, foi desenvolvido um protÃtipo com potÃncia de 7,5
kVA e tensÃo de saÃda eficaz de linha 380 V. AlÃm disso, Ã apresentada a implementaÃÃo de
ambas as modulaÃÃes no dispositivo lÃgico programÃvel escolhido, FPGA. Os resultados
experimentais da estrutura trifÃsica validam a topologia proposta. A estrutura, operando com a
modulaÃÃo baseada na PD-PWM, apresentou DHT de 29,71% e WTHD de 1,93%, enquanto
que a baseada na CSV-PWM apresentou DHT de 38,45% e WTHD de 7,21%. AlÃm disso, o
rendimento da estrutura proposta à superior se comparado ao da topologia Half-Bridge/NPC,
conforme esperado em funÃÃo das perdas na estrutura Half-Bridge/NPC serem maiores e mal
distribuÃdas. / This work presents a new topology of a hybrid five-level inverter, conceived from the halfbridge
and active neutral point clamped structures, suitable for high-voltage, high-power
applications. The possible commutation stages, the switching drive logic, the semiconductors
stresses mathematical analysis, and the losses study are presented. Two modulation
techniques were selected in order to allow low-frequency (60 Hz) switches operate together
with high-frequency switches (1020 Hz), reducing the number of commutations and,
consequently, the overall losses and the output voltage total harmonic distortion. In order to
validate the proposal, it was developed a 7.5 kVA prototype and AC line output voltage of
380 V. The digital implementation from both modulation techniques on the chosen
programmable logic device FPGA is also presented. The experimental results relative to the
three-phase structure validate the proposed topology. The topology, operating with the
modulation based on Sinusoidal In-Phase Disposition - PWM, presented a THD of 29.71%,
and WTHD of 1.93%, while the one based on the Centered Space Vector - PWM presented a
THD of 38.45%, and a WTHD of 7.21%. Besides, the overall efficiency is superior when
compared to the Half-Bridge/NPC topology, as expected, due to the fact that losses on this
structure are higher and misdistributed.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:www.teses.ufc.br:6700 |
| Date | 22 February 2013 |
| Creators | Ranoyca Nayana Alencar LeÃo e Silva |
| Contributors | Luiz Henrique Silva Colado Barreto |
| Publisher | Universidade Federal do CearÃ, Programa de PÃs-GraduaÃÃo em Engenharia ElÃtrica, UFC, BR |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFC, instname:Universidade Federal do Ceará, instacron:UFC |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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