Modulação Descontínua com Portadora para Inversores com Pernas em Paralelo

Authors

  • André Nicolini Universidade Federal de Santa Maria, Santa Maria – RS, Brasil
  • Antônio Ricciotti Universidade Federal de Rondônia, Porto Velho – RO, Brasil
  • Fernanda Carnielutti Universidade Federal de Santa Maria, Santa Maria – RS, Brasil
  • Humberto Pinheiro Universidade Federal de Santa Maria, Santa Maria – RS, Brasil

DOI:

https://doi.org/10.18618/REP.2016.4.2616

Keywords:

conversores interleaved, Máquina de Estados, Modulação Descontínua com Portadora, Pernas em Paralelo, Reduzida THD

Abstract

Este artigo apresenta um novo método de modulação descontínua com portadora para inversores trifásicos com pernas em paralelo magneticamente acopladas. A modulação proposta é caracterizada por produzir tensões equivalentes de linha multínivel com reduzido conteúdo harmônico, possibilitar o controle da corrente circulante e distribuir adequadamente as comutações entre os interruptores. Para tanto, uma máquina de estados é utilizada, visando também reduzir o número de comutações. Ainda, é importante mencionar que a modulação proposta é de fácil implementação, pois é baseada em portadora e pode ser implementada em DSP e microcontroladores comerciais sem a necessidade de hardware externo. Por fim, resultados de simulação e experimentais são apresentados, demonstrando o bom desempenho do método proposto.

Downloads

Download data is not yet available.

Author Biographies

André Nicolini, Universidade Federal de Santa Maria, Santa Maria – RS, Brasil

, nascido em 28/05/1989 em Venâncio Aires, é engenheiro eletricista (2015) pela Universidade Federal de Santa Maria. Atualmente é mestrando do programa de pós[1]graduação da UFSM. Suas áreas de interesse são: eletrônica de potência, qualidade do processamento da energia elétrica, modulação para conversores estáticos, energias renováveis e acionamentos de máquinas elétricas. É membro da SOBRAEP e do IEEE.

Antônio Ricciotti, Universidade Federal de Rondônia, Porto Velho – RO, Brasil

, nascido em 11/06/1964 em Santos-SP, é engenheiro eletricista (1988) pela Faculdade de Engenharia Industrial, possui Mestrado (2006) em engenharia biomédica e automática pela Universidade Federal de Uberlândia (UFU), Especialização em engenharia da computação (2004) pela Universidade Federal de Uberlândia (UFU) e gestão de negócios e tecnologia da informação (2001) pela Fundação Getúlio Vargas (FGV), professor do Departamento de Engenharia Elétrica da Universidade Federal de Rondônia (2009) e pesquisador do GPTI-Rondônia. Atualmente é doutorando do programa de pós-graduação da UFSM. Suas áreas de interesse são: eletrônica de potência, qualidade do processamento da energia elétrica, modulação para conversores estáticos, energias renováveis e acionamentos de máquinas elétricas. É membro da SOBRAEP e do IEEE.

Fernanda Carnielutti, Universidade Federal de Santa Maria, Santa Maria – RS, Brasil

nasceu em Santa Maria, RS, Brasil, em 1987. Recebeu os títulos de engenheira eletricista (2010), mestre (2012) e doutora (2015) pela Universidade Federal Santa Maria (UFSM). Trabalha no Grupo de Eletrônica de Potência e Controle (GEPOC) na UFSM desde 2005, onde atualmente trabalha como pesquisadora de pós-doutorado. Suas áreas de interesse são: modulação e controle de conversores multiníveis e eletrônica de potência aplicada a fontes de energias renováveis. É membro estudante das IEEE Industrial Electronics, Power Electronics e Industry Application Societies.

Humberto Pinheiro, Universidade Federal de Santa Maria, Santa Maria – RS, Brasil

é engenheiro eletricista pela Universidade Federal Santa Maria (UFSM), Santa Maria, Brasil, em 1983, mestre em engenharia pela Universidade Federal de Santa Catarina, Florianópolis, Brasil, em 1987 e graduado Ph.D. pela Concordia University, Montreal, Canadá, em 1999. De 1987 a 1999, ele foi engenheiro pesquisador de uma companhia brasileira de UPS e também foi professor na Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul, onde lecionou a disciplina de eletrônica de potência. Desde 1991, ele está na UFSM. Suas áreas de interesse incluem modulação e controle de conversores estáticos e acionamentos para sistemas de conversão eólica. Dr. Humberto Pinheiro é membro das IEEE Industrial Electronics e Power Electronics Societies.

References

P. L. Wong, P. Xu, B. Yang, F. C. Lee, "Performance improvements of interleaving VRMs with coupling inductors", IEEE Transactions on Power Electronics, vol. 16, nº 4, pp. 499-507, Julho 2001. https://doi.org/10.1109/63.931059 DOI: https://doi.org/10.1109/63.931059

B. Cougo, G. Gateau, T. Meynard, M. Bobrowska-Rafal, M. Cousineau, "PD Modulation Scheme for Three-Phase Parallel Multilevel Inverters", IEEE Transaction on Industrial Electronics, vol. 59, nº 2, pp. 690-700, Fevereiro 2012. https://doi.org/10.1109/TIE.2011.2158773 DOI: https://doi.org/10.1109/TIE.2011.2158773

D. G. Holmes, T. A. Lipo, Pulse Width Modulation for Power Converters, Principles and Practice, IEEE Press,Piscataway, 2003. https://doi.org/10.1109/9780470546284 DOI: https://doi.org/10.1109/9780470546284

G. Konstantinou, J. Pou, G. J. Capella, S. Ceballos,V. G. Agelidis, "Reducing circulating currents in interleaved converter legs under selective harmonic elimination pulse-width modulation", IEEE International Conference on Industrial Technology, pp. 1136-1141, Março 2015. https://doi.org/10.1109/ICIT.2015.7125250 DOI: https://doi.org/10.1109/ICIT.2015.7125250

J. M. Kanieski, F. B Grigoletto, H. A. Gündling,H. Pinheiro, "Space vector modulation for a single-phase converter with parallel legs using virtual vectors concept," Congresso Brasileiro de Eletrônica de Potência, pp.196-202, Outubro 2013. https://doi.org/10.1109/COBEP.2013.6785115 DOI: https://doi.org/10.1109/COBEP.2013.6785115

B. Vafakhah, J. Salmon, A. M. Knight, "Interleaved Discontinuous Space-Vector PWM for a multi-level PWM VSI using a 3-phase split-wound coupled inductor," IEEE Energy Conversion Congress and Exposition, pp.2912-2919, 20-24 de Setembro, 2009. https://doi.org/10.1109/ECCE.2009.5316191 DOI: https://doi.org/10.1109/ECCE.2009.5316191

R. Hausmann, I. Barbi, "Three-phase multilevel bidirectional DC-AC converter using three-phase coupled inductors," IEEE Energy Conversion Congress and Exposition, pp. 2160-2167, Setembro 2009. https://doi.org/10.1109/ECCE.2009.5316562 DOI: https://doi.org/10.1109/ECCE.2009.5316562

E. C. dos Santos, C. B. Jacobina, N. Rocha, E. R. C. da Silva, "Parallel converters supplying a six-phase machine with circulating current cancellation" IEEE Energy Conversion Congress and Exposition, pp. 3883-3888, Setembro 2010. https://doi.org/10.1109/ECCE.2010.5617773 DOI: https://doi.org/10.1109/ECCE.2010.5617773

M. J. Ryan, R. D. Lorenz, R. W. De Doncker, "Modeling of multileg sine-wave inverters: a geometric approach", IEEE Transactions on Industrial Electronics, vol. 46, nº 6, pp. 1183-1191, Dezembro 1999.https://doi.org/10.1109/41.808008 DOI: https://doi.org/10.1109/41.808008

I. W. Jaskulski, H. Pinheiro, L. Mariotto, "Multi-leg voltage source converter for grid connected wind turbines"International Conference on Clean Electrical Power, pp 229-235, Maio 2007. https://doi.org/10.1109/ICCEP.2007.384216 DOI: https://doi.org/10.1109/ICCEP.2007.384216

S. Ogasawara, J. Takagaki, H. Akagi, A. Nabae, "A novel control scheme of a parallel current-controlled pwm inverter", IEEE Transactions on Industry Applications, vol. 28, nº5, pp. 1023-1030, Setembro/Outubro 1992. https://doi.org/10.1109/28.158825 DOI: https://doi.org/10.1109/28.158825

L. Asiminoaei, E. Aeloiza, P.N. Enjeti, F. Blaabjerg, "Shunt active-power-filter topology based on parallel interleaved inverters", IEEE Transactions on Industrial Electronics, vol. 55, nº 5, pp. 1175-1189, Março 2008. https://doi.org/10.1109/TIE.2007.907671 DOI: https://doi.org/10.1109/TIE.2007.907671

Feng Zheng, Yunqing Pei, Yuanqiang Liu, Laili Wang, Xu Yang, Zhaoan Wang, "Design coupled inductors for interleaved converters using a three-leg core", IEEE Transactions on Magnetics, vol. 44, nº 12, pp. 4697-4705, Dezembro 2008. https://doi.org/10.1109/TMAG.2008.2002300 DOI: https://doi.org/10.1109/TMAG.2008.2002300

I. W. Jaskulski, I. J. Gabe, J. P. da Costa, M. Stefanello, H. Pinheiro, "Space vector modulation extended to voltage source converters with multiple legs in parallel",European Conference on Power Electronics and Applications, pp. 1-10, Setembro 2007. https://doi.org/10.1109/EPE.2007.4417577 DOI: https://doi.org/10.1109/EPE.2007.4417577

F. B. Grigoletto, H. Pinheiro, "A hybrid modulation strategy for voltage fed converters with multiple parallel legs",IEEE Industrial Electronics Conference, pp 1046-1051, Novembro 2011. https://doi.org/10.1109/IECON.2011.6119452 DOI: https://doi.org/10.1109/IECON.2011.6119452

B. Cougo, T. Meynard, G. Gateau, "Parallel three-phase inverters: Optimal PWM method for flux reduction in intercell transformers", IEEE Transactions on Power Electronics, pp. 2184 -2191, Agosto 2011. https://doi.org/10.1109/TPEL.2011.2105509 DOI: https://doi.org/10.1109/TPEL.2011.2105509

K. Zhou, D. Wang, "Relationship Between Space-Vector Modulation and Three-Phase Carrier-Based PWM: A Comprehensive Analysis", IEEE Transactions on Industrial Electronics, vol. 49, nº 1, Fevereiro 2002. https://doi.org/10.1109/41.982262 DOI: https://doi.org/10.1109/41.982262

N. Celanovic, D. Boroyevich, "A comprehensive study of neutral-point voltage balancing problem in three-level neutral-point-clamped voltage source PWM inverters", IEEE Trans. Power Electronics, 2000, vol. 15, nº 2, pp. 242-249. https://doi.org/10.1109/63.838096 DOI: https://doi.org/10.1109/63.838096

J. Li, C.R. Sullivan, A. Schultz, "Coupled- inductor design optimization for fast-response low-voltage DC-DC converters",Power Electronics Conference and Exposition, vol. 2, pp. 817 -823, 2002.

J. Salmon, J. Ewanchuk, A.M. Knight, "PWM inverters using split-wound coupled inductors", IEEE Transactions on Industry Applications, vol. 45, nº 6, pp. 2001-2009, Novembro/Dezembro 2009. https://doi.org/10.1109/TIA.2009.2031902 DOI: https://doi.org/10.1109/TIA.2009.2031902

R. Hausmann, I. Barbi, "Three-phase DC-AC converter using four-state switching cell", IEEE Transactions on Power Electronics, vol. 26, nº 7, pp. 1857 -1867, Julho2011.

https://doi.org/10.1109/TPEL.2010.2091722 DOI: https://doi.org/10.1109/TPEL.2010.2091722

F. Carnielutti, H. Pinheiro, C. Rech, "Generalized Carrier-Based Modulation Strategy for Cascaded Multilevel Converters Operating Under Fault Conditions," IEEE Transactions on Industrial Electronics, vol. 59, nº 2, pp. 679-689, Fevereiro 2012. https://doi.org/10.1109/TIE.2011.2157289 DOI: https://doi.org/10.1109/TIE.2011.2157289

Published

2016-12-31

How to Cite

[1]
A. Nicolini, A. Ricciotti, F. Carnielutti, and H. Pinheiro, “Modulação Descontínua com Portadora para Inversores com Pernas em Paralelo”, Eletrônica de Potência, vol. 21, no. 4, pp. 266–273, Dec. 2016.

Issue

Section

Original Papers