Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / This dissertation deals with modulation techniques for multilevel diode clamped converters.
The major challenge to be overcome by modulation strategies to these converters
is the balance of the dc-link voltage capacitors, whilst minimizing the THD of output
voltages. Among the modulation strategies reported in literature for this purpose are the
carrier-based and space vector modulation techniques. Generally the space vetor methods
select the nearest three vector to implement the desired output voltage vector. However,
it is not always possible to remove the low frequency ripple in the dc-link voltage capacitors
using this diagram vector. This work proposes a new space vector diagram that
allows the elimination of the low frequency ripple in the dc-link voltage capacitors and
guarantees the balance to the entire converter linear operation region, operating with any
power factor load. Further constrains are derived based on the sign and magnitude of
the output currents to determine the transition between the space vector diagram N3V
and NS3V, making a hybrid modulation. As a result is possible to minimize the total
harmonic distortion of the output voltages and to ensure the control of the averaged neutral
point current. In order to make it possible to extend the results for converters with
any number of levels, a carrier based modulation was proposed in this work where the
modulation signals are chosen to ensure maximum use of the dc-link of the linear range of
operation of converter, and eliminate low-frequency oscillation in the voltage capacitors.
Moreover, it is proposed a space vector modulation strategy to back-to-back three level
diode clamped converters, with the purpose to connect the wind power generation to the
grid. This technique combines the utilization of the N3V and NS3V space vector diagrams
for both converters connected to the same dc-link. Thus it is possible to establish a trade
off between oscillation in the voltage capacitors and THD of output voltages. Experimental
results and benchmarks are presented and demonstrate the good performance of the
proposed methods. / Esta dissertação de mestrado trata de estratégias de modulação para conversores multiníveis
com diodos de grampeamento. O principal desafio a ser superado por técnicas
de modulação aplicadas a estes conversores é o de equilibrar as tensões dos capacitores
do barramento CC, enquanto que minimizando a penalização da THD das tensões de
saída. Dentre as principais estratégias de modulação com esse propósito abordadas na
literatura, são as estratégias baseadas na comparação com portadora e as estratégias vetoriais.
Geralmente os métodos de modulação vetorial utilizam os três vetores de comutação
mais próximos do vetor de tensão de referência, N3V. Entretanto nem sempre é possível
eliminar as ondulações de baixa frequência presentes nas tensões dos capacitores do barramento
CC em toda faixa de operação do conversor utilizando essa divisão de setores.
Este trabalho deriva um novo diagrama vetorial NS3V, que possibilita a eliminação das
ondulações de baixa frequência das tensões dos capacitores do barramento CC na região
linear do conversor, independente do fator de potência de operação. Além disso são obtidas
restrições baseadas no sinal e nas magnitudes das correntes de saída para determinar
a transição entre a modulação que utiliza o diagrama vetorial N3V e o diagrama vetorial
NS3V, tornando a modulação híbrida. Com isto é possível minimizar a distorção harmônica
das tensões de saída e assegurar o controle da corrente média sobre um período de
comutação no ponto central do divisor capacitivo. Com objetivo de facilitar a extensão
dos resultados para um número qualquer de níveis, a modulação baseada na comparação
com portadora foi proposta nesse trabalho onde as tensões modulantes são escolhidas de
forma a garantir a máxima utilização da tensão do barramento CC na faixa linear de
operação do conversor, bem como eliminar as ondulações de baixa frequência presentes
nas tensões dos capacitores. Ainda, é proposta uma estratégia de modulação vetorial
para conversores com diodos de grampeamento de três níveis em configuração back-toback
com o propósito de conectar sistemas de geração eólica à rede. Nesta estratégia de
modulação é combinada a utilização dos diagramas vetoriais N3V e NS3V para ambos os
conversores conectados ao mesmo barramento CC. Dessa forma é possível estabelecer um
compromisso entre ondulação das tensões dos capacitores do barramento CC e THD das
tensões de saída. Resultados experimentais e análises comparativas são apresentadas e
demonstram a boa performance dos métodos propostos.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.ufsm.br:1/8484 |
| Date | 30 April 2009 |
| Creators | Grigoletto, Felipe Bovolini |
| Contributors | Pinheiro, Humberto, Camargo, Robinson Figueiredo de, 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/masterThesis |
| 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, 500, 500, 300, 500, 8aab6aac-f16b-4f23-8761-b8462475f027, 40bfeb52-da54-473b-8070-0da1d603d770, bb116f8e-4778-474f-9a11-591f8e97dc80, d18bd681-bab1-42a2-8e9f-0412560790a1 |
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