Modelagem e Controle Das Tensões Dos Capacitores Flutuantes do Inversor com Grampeamento Através de Capacitores Flutuantes

Rodrigo M. B. Moritz; Alessandro L. Batschauer; Maurício C. da Silva

doi:10.18618/REP.2023.4.0017

Authors

Rodrigo M. B. Moritz Universidade do Estado de Santa Catarina, Joinville – SC, Brasil
Alessandro L. Batschauer Universidade do Estado de Santa Catarina, Joinville – SC, Brasil https://orcid.org/0000-0002-3094-9589
Maurício C. da Silva Universidade do Estado de Santa Catarina, Joinville – SC, Brasil https://orcid.org/0009-0002-9360-1368

DOI:

https://doi.org/10.18618/REP.2023.4.0017

Keywords:

Balanço ativo da tensão de capacitor, Inversor multinível com capacitor flutuante, Modulação por largura de pulso com deslocamento de fase (PS-PWM)

Abstract

Um método ativo de controle para equilibrara tensão dos capacitores flutuantes é apresentado para um inversor monofásico de ponte completa com grampeamento através de capacitores flutuantes (FC- Flying Capacitor). Com base nas equações dos capacitores flutuantes, é introduzido um método analítico que representa o equilíbrio de tensão natural. Nesta técnica, a razão cíclica dos interruptores é modificada para controlar a tensão dos capacitores flutuantes usando um controlador do tipo proporcional integral. Este método considera a direção da corrente de saída do inversor, visto que esta influência no equilíbrio de tensão dos capacitores. O controlador gera pequenas diferenças entre as razões cíclicas dos interruptores, alterando a carga dos capacitores. Resultados de simulação e experimentais mostram que o controle é eficiente, mantendo a tensão do capacitor regulada. Adicionalmente, são apresentados resultados experimentais do inversor aplicado a um sistema fotovoltaico conectado à rede elétrica.

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Author Biographies

Rodrigo M. B. Moritz, Universidade do Estado de Santa Catarina, Joinville – SC, Brasil

possui graduação em Engenharia Elétrica pela Universidade do Estado de Santa Catarina (2015). Obteve o Título de mestre em Engenharia Elétrica pela Universidade do Estado de Santa Catarina em 2018. Trabalha como Engenheiro de Desenvolvimento de Hardware na WEG Automação, no departamento de desenvolvimento de nobreaks (2019 até o momento). Suas principais linhas de interesse são conversores multiníveis, controle de paralelismo de nobreaks modulares, conversores para correção do fator de potência e desenvolvimento de hardware buscando maximizar a relação potência/volume.

Alessandro L. Batschauer, Universidade do Estado de Santa Catarina, Joinville – SC, Brasil

possui graduação (1999), mestrado (2002) e doutorado (2011) em Engenharia Elétrica pela Universidade Federal de Santa Catarina. Desde 2003 é professor efetivo da Universidade do Estado de Santa Catarina e integrante do Núcleo de Processamento de Energia Elétrica – nPEE. Em 2004 foi um dos sócios fundadores da Empresa SUPPLIER onde atua como Diretor. Na UDESC, foi Coordenador do Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, participou do Conselho de Administração e do Conselho Universitário. Atua no Conselho Técnico e como Pesquisador Associado no Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia em Geração Distribuída de Energia Elétrica (INCT-GD). Tem experiência na área de Engenharia Elétrica, com ênfase em Eletrônica de Potência e Controle de Conversores, atuando principalmente nos seguintes temas: CFP, comutação suave, filtros ativos e inversores multiníveis. Prof. Alessandro Batschauer atualmente é membro e revisor de artigos da Sociedade Brasileira de Eletrônica de Potência (Sobraep), da IEEE-PELS e IEEE-IES.

Maurício C. da Silva, Universidade do Estado de Santa Catarina, Joinville – SC, Brasil

possui graduação (2022) em Engenharia Elétrica pela Universidade do Estado de Santa Catarina. Atualmente cursa mestrado acadêmico na mesma instituição e é integrante do Núcleo de Processamento de Energia Elétrica – nPEE. Seus interesses na área de Eletrônica de Potência incluem modelagem e controle de conversores, carregadores de baterias para veículos elétricos e inversores multiníveis.

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