Conversor CA-CC de Estágio Integrado Cascateado para Aplicações em Transformadores de Estado Sólido

Paulo P. Praça; José W. M. de Araújo; Dalton A. Honório; Demercil S. Oliveira; Luiz Henrique S. C. Barreto

doi:10.18618/REP.2019.4.0044

Authors

Paulo P. Praça Universidade Federal do Ceará (UFCE), Fortaleza - CE, Brasil
José W. M. de Araújo Universidade Federal do Ceará (UFCE), Fortaleza - CE, Brasil
Dalton A. Honório Universidade Federal do Ceará (UFCE), Fortaleza - CE, Brasil
Demercil S. Oliveira Universidade Federal do Ceará (UFCE), Fortaleza - CE, Brasil
Luiz Henrique S. C. Barreto Universidade Federal do Ceará (UFCE), Fortaleza - CE, Brasil

DOI:

https://doi.org/10.18618/REP.2019.4.0044

Keywords:

célula de comutação de três estados, conversor CA-CC, Conversor Multinível, Dual Active Bridge, Transformador de Estado Sólido

Abstract

Este artigo propõe o estudo e desenvolvimento de um conversor CA-CC multinível de estágio integrado para aplicação em transformadores de estado sólido. A topologia proposta é baseada no conversor dual active bridge (DAB) associado com a célula de comutação de três estados (CC3E). O conversor possui uma estrutura que pode ser modularizada e aplicada em elevadas tensões podendo operar tanto como retificador quanto inversor. Buscando validar todo o estudo feito, foi montado um protótipo com dois módulos de 1 kW cada, com tensão CA de entrada de 110 Vrms, tensão no barramento primário e secundário de 400 V e frequência de chaveamento de 20 kHz. Os resultados experimentais mostram de forma clara e consistente a correta operação do conversor. A bidirecionalidade da estrutura é demonstrada com ensaios de inversão de fluxo. A topologia é capaz de operar com alto fator de potência e baixa DHT (Distorsão Harmônica Total).

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Author Biographies

Paulo P. Praça, Universidade Federal do Ceará (UFCE), Fortaleza - CE, Brasil

Possui graduação em Engenharia Eletrônica pela Universidade de Fortaleza (UNIFOR) em 2003, mestrado e doutorado em Engenharia Elétrica pela Universidade Federal do Ceará em 2006 e 2011 respectivamente. Desde 2009 é professor da Universidade Federal do Ceará - UFC. Tem experiência na área de Engenharia Elétrica, com ênfase em Eletrônica de Potência, atuando principalmente nos seguintes temas: conversores multiportas, conversores estáticos para geração eólica e fotovoltaica, conversão CC/CC trifásica, carregador de baterias e conversor CC/CC.

José W. M. de Araújo, Universidade Federal do Ceará (UFCE), Fortaleza - CE, Brasil

nasceu em Fortaleza-CE, Brasil, em 1988. Foi graduado em Engenharia Elétrica em 2011 e mestre em 2018 pela Universidade Federal do Ceará. Atualmente é pesquisador no Grupo de Processamento de Energia e Controle (GPEC) onde desenvolve sua pesquisa de doutorado. Seus interesses na pesquisa incluem conversores estáticos de potência, comutação suave e aplicações em energias renováveis.

Dalton A. Honório, Universidade Federal do Ceará (UFCE), Fortaleza - CE, Brasil

recebeu o bacharelado, mestrado e doutorado em Engenharia Elétrica pela Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, Brasil em 2010, 2013 e 2018, respectivamente. Atualmente é professor adjunto da Universidade Federal do Ceará, onde participa de pesquisas focadas em transformadores de estado sólido, sendo membro da Sociedade Brasileira de Eletrônica de Potência (SOBRAEP) desde 2011 e membro da IEEE Power Electronics Society (PELS) desde 2016. Atualmente, sua pesquisa se concentra em aplicações de eletrônica de potência, especificamente em conversor multinível em cascata e conversor multinível modular aplicado em transformadores de estado sólido.

Demercil S. Oliveira, Universidade Federal do Ceará (UFCE), Fortaleza - CE, Brasil

Possui graduação em Engenharia Elétrica pela Universidade Federal de Uberlândia (1999), mestrado em Engenharia Elétrica pela Universidade Federal de Uberlândia (2001) e doutorado em Engenharia Elétrica pela Universidade Federal de Santa Catarina (2004). Atualmente é Professor Associado da Universidade Federal do Ceará. Atualmente é bolsista produtividade 1D do CNPQ e senior member do IEEE. Tem experiência na área de Engenharia Elétrica, com ênfase em Eletrônica de Potência, atuando principalmente nos seguintes temas: comutação suave, conversores estáticos para geração eólica e fotovoltaica, conversão CC/CC trifásica, carregador de baterias e conversor CC/CC.

Luiz Henrique S. C. Barreto, Universidade Federal do Ceará (UFCE), Fortaleza - CE, Brasil

nascido em Naviraí, MS, é engenheiro eletricista (1997) pela universidade Federal de Mato Grosso, mestre (1999) e doutor em Engenharia Elétrica (2004) pela Universidade Federal de Uberlância. É professor associado da Universidade Federal do Ceará, na qual é o Chefe do Departamento de Engenharia Elétrica (DEE-UFC) e diretor adjunto de Pesquisa do Centro de Tecnologia da UFC. Atua na área de Engenharia Elétrica, com ênfase em circuitos eletrônicos. Suas areas de interesse de pesquisa são: técnicas ZVS e ZCS, estruturas de conversor CC/CC, controle de fator de potência e harmônicos, sistemas UPS e conversores multiniveis.

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