Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / This Thesis deals with the analysis, design and implementation of a flexible arrangement
of static converters for grid connected Wind Energy Conversion Systems (WECS). The
main features of the proposed flexible arrangement are: (i) expanded reactive power capability
limits, (ii) high efficiency mainly under low wind conditions where the active power
is reduced, and (iii) low current harmonic content. The proposed arrangement has several
operation modes and this Thesis proposes a methodology for selecting the redundant
operation modes. This methodology estimates the lifetime of the power semiconductors
in order to increase the system reliability of the wind energy conversion system. Furthermore,
this Thesis proposes a hybrid modulation strategy for voltage fed converters with
multiple parallel magnetically coupled legs. The proposed hybrid modulation strategy
combines the benefits of space vector, such as switching sequences flexibility and the simplicity
of the modulation based on the geometric approach. As a result, it is possible to
obtain multilevel equivalent voltages, as well as the equal sharing among the converter leg
currents. In addition, the virtual vector concept is used which leads to the determination
of the voltage limits required to impose the equal sharing among the leg currents and
to avoid the saturation of the coupled inductor. Experimental results are presented to
support the developed analysis demonstrating the performance of the proposed flexible
arrangement of converters and the proposed modulation technique. / Esta Tese trata da análise, projeto e implementação de um arranjo flexível de conversores
estáticos para sistemas de conversão de energia eólica conectados à rede. As principais
características do arranjo flexível proposto são: (i) expansão dos limites de capabilidade
de potência reativa, (ii) alta eficiência, principalmente para condições de baixa velocidade
do vento em que a potência ativa é reduzida, (iii) baixo conteúdo harmônico das
correntes de saída. O arranjo flexível de conversores possui diversos modos de operação
e esta Tese propõe uma metodologia para selecionar os modos de operação redundantes.
Dessa forma, o método proposto estima a vida útil dos dispositivos semicondutores de
potência a fim de aumentar a confiabilidade do sistema de conversão de energia eólica.
Além disso, é proposta uma estratégia de modulação híbrida para conversores estáticos
de potência com múltiplas pernas em paralelo acopladas magneticamente. A modulação
híbrida proposta traz os benefícios da abordagem vetorial, tais como flexibilidade de escolha
de sequências de comutação combinados com abordagem geométrica cuja principal
vantagem é a simplicidade de implementação. Como resultado, é possível a obtenção de
tensões equivalentes com múltiplos níveis, bem como o equilíbrio das correntes entre as
pernas adjacentes do conversor. Para isso, é utilizado o conceito de vetores virtuais, que
permitem estabelecer os limites para síntese de tensão a fim de impor o equilíbrio das
correntes e evitar a saturação do indutor acoplado. Resultados experimentais são apresentados
para validar e demonstrar o bom desempenho do arranjo flexível de conversores
e das técnicas de modulação propostas.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.ufsm.br:1/3680 |
| Date | 29 July 2013 |
| Creators | Grigoletto, Felipe Bovolini |
| Contributors | Pinheiro, Humberto, Mussa, Samir Ahmad, Oliveira Júnior, Demercil de Souza, Gabe, Ivan Jorge, Bisogno, Fábio Ecke |
| 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, 40bfeb52-da54-473b-8070-0da1d603d770, 4d565d70-7e25-497a-8445-287891265e8e, 7a2b4c93-15a0-4e6d-96bc-f6c7b43b485a, 2a7fccef-ab19-489c-bd98-2caef8d049aa, 5c2592e8-1942-42ce-96b6-c10fc0e72de1 |
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