Metodologia de Projeto para Minimização de Volume do Filtro LCL de Conversores Conectados à Rede Considerando Tempo de Vida do Capacitor

Pedro C. Bolsi; Edemar O. Prado; Arthur F. Precht; João M. Lenz; Hamiltom C.  Sartori; José Renes Pinheiro

doi:10.18618/REP.2021.4.0028

Authors

Pedro C. Bolsi Universidade Federal de Santa Maria, Santa Maria – RS, Brasil e Universidade Federal da Bahia, Salvador – BA, Brasil
Edemar O. Prado Universidade Federal de Santa Maria, Santa Maria – RS, Brasil e Universidade Federal da Bahia, Salvador – BA, Brasil
Arthur F. Precht Universidade Federal de Santa Maria, Santa Maria – RS, Brasil
João M. Lenz Universidade Federal de Santa Maria, Santa Maria – RS, Brasil e Universidade Regional do Noroeste do Estado do Rio Grande do Sul, Ijuí – RS, Brasil
Hamiltom C. Sartori Universidade Federal de Santa Maria, Santa Maria – RS, Brasil
José Renes Pinheiro Universidade Federal de Santa Maria, Santa Maria – RS, Brasil e Universidade Federal da Bahia, Salvador – BA, Brasil

DOI:

https://doi.org/10.18618/REP.2021.4.0028

Keywords:

Filtro LCL, Modelagem de perdas, Tempo de vida, Volume

Abstract

Este artigo apresenta uma metodologia para o dimensionamento de filtros LCL aplicados a conversores conectados à rede. Esta baseia-se em uma análise conjunta dos projetos paramétrico e físico. São determinadas diferentes combinações de L-C-L que atendem às restrições normativas, a fim de encontrar os valores que resultem no menor volume total, maior tempo de vida do capacitor, ou compromisso entre ambos. Para isso, são modeladas as perdas nos componentes, bem como aspectos práticos e particularidades de cada tecnologia empregada no filtro. Resultados experimentais elétricos e térmicos validam a metodologia proposta.

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Author Biographies

Pedro C. Bolsi, Universidade Federal de Santa Maria, Santa Maria – RS, Brasil e Universidade Federal da Bahia, Salvador – BA, Brasil

natural de Frederico Westphalen-RS. Possui graduação (2018) e mestrado (2020) em Engenharia Elétrica. Atualmente, é aluno de doutorado em Engenharia Elétrica pela Universidade Federal de Santa Maria (UFSM) e pela Universidade Federal da Bahia (UFBA). Possui experiência na área de eletrônica de potência, atuando principalmente na área de projeto físico e otimização de dispositivos magnéticos, modelagem de perdas no cobre e núcleo, projeto de filtros e uso de ferramentas FEA.

Edemar O. Prado, Universidade Federal de Santa Maria, Santa Maria – RS, Brasil e Universidade Federal da Bahia, Salvador – BA, Brasil

natural de Frederico Westphalen-RS. Possui graduação em Engenharia Elétrica (2018) e mestrado (2020). Atualmente, é aluno de doutorado em Engenharia Elétrica pela Universidade Federal de Santa Maria (UFSM) e pela Universidade Federal da Bahia (UFBA). Possui experiência na área de eletrônica de potência, atuando principalmente na área de otimização de transistores aplicados a conversores estáticos, sistemas de transferência de calor e análise física de semicondutores.

Arthur F. Precht, Universidade Federal de Santa Maria, Santa Maria – RS, Brasil

natural de Taquari-RS. Possui formação em Técnico em Mecatrônica (2018) pelo Instituto Federal do Sul-rio-grandense de Charqueadas. Atualmente é graduando em Engenharia Aeroespacial pela Universidade Federal de Santa Maria, atuando como bolsista de iniciação tecnológica industrial. Possui experiência nas áreas de eletrônica embarcada e próteses inteligentes, atuando principalmente na implementação de gate drivers e conversores diversos, auxiliando em experimentos e condução de pesquisas no laboratório.

João M. Lenz, Universidade Federal de Santa Maria, Santa Maria – RS, Brasil e Universidade Regional do Noroeste do Estado do Rio Grande do Sul, Ijuí – RS, Brasil

recebeu o grau de Bacharel (2013) e de Mestre (2015) em Engenharia Elétrica pela Universidade Federal de Santa Maria (UFSM). Em 2019, recebeu o grau de Doutor em Engenharia Elétrica na linha de Eletrônica de Potência pela mesma instituição. Entre 2018 e 2019 foi pesquisador visitante no Center of Reliable Power Electronics (CORPE), na Aalborg University, Dinamarca. Atualmente é Professor Assistente da Universidade Regional do Noroeste do Estado do Rio Grande do Sul (UNIJUí), onde também integra o corpo permanente do Programa de Pós-Graduação em Modelagem Matemática e Computacional (PPGMMC). É pesquisador dos Grupo de Automação Industrial e Controle (GAIC/UNIJUí) e do Grupo de Eletrônica de Potência e Controle (GEPOC/UFSM), e é professor colaborador jovemapadrinhado do Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica da UFSM. Tem experiência em análise, geração e integração de sistemas fotovoltaicos, eólicos, e outras fontes alternativas de energia. Realiza pesquisas em modelagem de recursos energéticos distribuídos, smart grids, projeto otimizado de conversores, e confiabilidade em eletrônica de potência.

Hamiltom C. Sartori, Universidade Federal de Santa Maria, Santa Maria – RS, Brasil

natural de Marau-RS. Possui graduação em Engenharia Elétrica (2007) na Universidade Federal de Santa Maria, mestrado (2009), doutorado (2013) e pós-doutorado (2016) em Engenharia Elétrica. Atualmente é professor Adjunto de Departamento de Processamento de Energia Elétrica da Universidade Federal de Santa Maria. Possui experiência na área de eletrônica de potência, atuando principalmente nas áreas de projetos otimizados de conversores estáticos, conversores de alto ganho, projetos de componentes magnéticos, semicondutores de potência, sensoriamento e compatibilidade eletromagnética (EMI).

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