Retificador Híbrido de Alta Potência com Reduzida DHTI Utilizando Conversor Boost para Promover Alta Suportabilidade a Afundamentos de Tensão

Authors

  • Admarço V. Costa Núcleo de Pesquisa em Eletrônica de Potência (NUPEP) Universidade Federal de Uberlândia (UFU) - Faculdade de Engenharia Elétrica (FEELT) Uberlândia, Minas Gerais, Brasil 38400-902
  • Danillo B. Rodrigues Núcleo de Pesquisa em Eletrônica de Potência (NUPEP) Universidade Federal de Uberlândia (UFU) - Faculdade de Engenharia Elétrica (FEELT) Uberlândia, Minas Gerais, Brasil 38400-902
  • Gustavo B. Lima Núcleo de Pesquisa em Eletrônica de Potência (NUPEP) Universidade Federal de Uberlândia (UFU) - Faculdade de Engenharia Elétrica (FEELT) Uberlândia, Minas Gerais, Brasil 38400-902
  • Luiz C. de Freitas Núcleo de Pesquisa em Eletrônica de Potência (NUPEP) Universidade Federal de Uberlândia (UFU) - Faculdade de Engenharia Elétrica (FEELT) Uberlândia, Minas Gerais, Brasil 38400-902
  • Ernane A. A. Coelho Núcleo de Pesquisa em Eletrônica de Potência (NUPEP) Universidade Federal de Uberlândia (UFU) - Faculdade de Engenharia Elétrica (FEELT) Uberlândia, Minas Gerais, Brasil 38400-902
  • Valdeir J. Farias Núcleo de Pesquisa em Eletrônica de Potência (NUPEP) Universidade Federal de Uberlândia (UFU) - Faculdade de Engenharia Elétrica (FEELT) Uberlândia, Minas Gerais, Brasil 38400-902
  • Luiz C. G. Freitas Núcleo de Pesquisa em Eletrônica de Potência (NUPEP) Universidade Federal de Uberlândia (UFU) - Faculdade de Engenharia Elétrica (FEELT) Uberlândia, Minas Gerais, Brasil 38400-902

DOI:

https://doi.org/10.18618/REP.2012.3.609622

Keywords:

Correção do fator de potência, Harmônicos, Retificadores Multipulsos, afundamentos de tensão

Abstract

Os afundamentos temporários de tensão são as principais causas de paradas intempestivas em sistemas automatizados que utilizam dispositivos de acionamentos de velocidade variável (AVVs) acarretando significativos prejuízos. Neste contexto, o presente trabalho apresenta uma análise de um novo retificador híbrido trifásico capaz de obter alto fator de potência de entrada e, ao mesmo tempo, promover aos AVVs alta suportabilidade aos afundamentos de tensão. A fim de comprovar a eficácia da solução proposta, são apresentados resultados experimentais obtidos para três diferentes casos de afundamento de tensão, em particular os dos tipos A, B e E, avaliando o desempenho do conversor proposto quando da ocorrência destes distúrbios. Em todos os casos analisados, verificou-se que a solução proposta é eficaz e bastante atrativa para aplicações de elevada potência.

Downloads

Download data is not yet available.

Author Biographies

Admarço V. Costa, Núcleo de Pesquisa em Eletrônica de Potência (NUPEP) Universidade Federal de Uberlândia (UFU) - Faculdade de Engenharia Elétrica (FEELT) Uberlândia, Minas Gerais, Brasil 38400-902

nasceu em Capinópolis – MG, em 1964. Recebeu os graus de Engenheiro Eletricista e Mestre em Engenharia Elétrica em 1989 e 1994 respectivamente, pela Universidade Federal de Uberlândia – UFU. É professor do Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais (CEFET-MG) e atualmente é aluno de doutorado da UFU vinculado ao Núcleo de Pesquisa em Eletrônica de Potência (NUPEP). Suas áreas de interesse são Eletrônica de Potência e Qualidade de Energia.

Danillo B. Rodrigues, Núcleo de Pesquisa em Eletrônica de Potência (NUPEP) Universidade Federal de Uberlândia (UFU) - Faculdade de Engenharia Elétrica (FEELT) Uberlândia, Minas Gerais, Brasil 38400-902

nascido em Uberlândia (MG), em 1986, é graduado em Engenharia Elétrica com ênfase em Sistemas de Energia pela Universidade Federal de Uberlândia (UFU - FEELT). Atualmente é aluno de Mestrado vinculado ao Núcleo de Pesquisa em Eletrônica de Potência (NUPEP) da mesma universidade. Suas áreas de interesse incluem retificadores híbridos e técnicas de controle digitais em conversores utilizados para mitigação de conteúdos harmônicos de corrente e compensação de afundamentos de tensão.

Gustavo B. Lima, Núcleo de Pesquisa em Eletrônica de Potência (NUPEP) Universidade Federal de Uberlândia (UFU) - Faculdade de Engenharia Elétrica (FEELT) Uberlândia, Minas Gerais, Brasil 38400-902

nascido em Ibiassucê (BA), em 1986, é graduado em Engenharia Elétrica com ênfase em Sistemas de Energia pela Universidade Federal de Uberlândia (UFU - FEELT). Atualmente é aluno de Doutorado vinculado ao Núcleo de Pesquisa em Eletrônica de Potência (NUPEP) da mesma universidade. Suas áreas de interesse incluem retificadores híbridos e técnicas de controle analógicas e digitais.

Luiz C. de Freitas, Núcleo de Pesquisa em Eletrônica de Potência (NUPEP) Universidade Federal de Uberlândia (UFU) - Faculdade de Engenharia Elétrica (FEELT) Uberlândia, Minas Gerais, Brasil 38400-902

nascido em Monte Alegre (MG), em 1952, é engenheiro eletricista (1975) pela Universidade Federal de Uberlândia – Faculdade de Engenharia Elétrica (UFU-FEELT, Uberlândia (MG)) mestre (1985) e doutor (1992) em Engenharia Elétrica pela Universidade Federal de Santa Catarina – Instituto de Eletrônica de Potência (UFSCINEP), Florianópolis (SC). Atualmente é professor titular da Faculdade de Engenharia Elétrica (FEELT) da UFU, Bolsista de Produtividade em Pesquisa 1B do CNPq, vinculado ao Núcleo de Eletrônica de Potência (NUPEP) da mesma Universidade. Possui 54 artigos publicados em periódicos nacionais e internacionais, e mais de 200 artigos publicados em conferências relacionados ao desenvolvimento de conversores CC-CC, CC-CA e CA-CC com comutação suave e retificadores multipulsos. Orientou 20 dissertações de mestrados e seis teses de doutorado como orientador principal. Desde 1996 é pesquisador com bolsa de produtividade em pesquisa do CNPq. O professor Luiz Carlos de Freitas publicou no PESC‟92, no APEC‟93, no PESC‟93 e na IEEE Transactions on Power Electronics – jan/1995, a evolução de células de comutação suave que promovem a entrada e saída de condução de interruptores com tensão zero, as quais têm sido amplamente utilizadas em pesquisas relativas à Eletrônica de Potência desde então.

Ernane A. A. Coelho, Núcleo de Pesquisa em Eletrônica de Potência (NUPEP) Universidade Federal de Uberlândia (UFU) - Faculdade de Engenharia Elétrica (FEELT) Uberlândia, Minas Gerais, Brasil 38400-902

nascido em Teófilo Otoni, Minas Gerais, em 1962, é engenheiro eletricista (1987) pela Universidade Federal de Minas Gerais, Belo Horizonte, mestre (1989) pela Universidade Federal de Santa Catarina, Florianópolis e doutor (2000) pela Universidade Federal de Minas Gerais, Belo Horizonte. Atualmente é professor associado 2 da Faculdade de Engenharia Elétrica da Universidade Federal de Uberlândia, vinculado ao Núcleo de Pesquisa em Eletrônica de Potência (NUPEP), Uberlândia, Minas Gerais. Sua área de atuação envolve inversores PWM, paralelismo de inversores, correção do fator de potência e novas tecnologias usando controle digital.

Valdeir J. Farias, Núcleo de Pesquisa em Eletrônica de Potência (NUPEP) Universidade Federal de Uberlândia (UFU) - Faculdade de Engenharia Elétrica (FEELT) Uberlândia, Minas Gerais, Brasil 38400-902

nascido em Araguari, Minas Gerais, Brasil, em 1947. Formou-se em Engenharia Elétrica pela Universidade Federal de Uberlândia em 1975, recebeu o título de mestre em 1981 pela Universidade Federal de Minas Gerais e o título de doutor 1989 pela Universidade Estadual de Campinas. Atualmente é pesquisador aposentado e colaborador do programa de pós-graduação da Universidade Federal de Uberlândia, vinculado ao Núcleo Pesquisa em Eletrônica de Potência (NUPEP), e bolsista de Produtividade em Pesquisa 1C do CNPq. Até a presente data, ele já publicou mais de 260 artigos em congressos e periódicos, orientou 7 teses de doutorado e 11 dissertações de mestrado na área de eletrônica de potência.

Luiz C. G. Freitas, Núcleo de Pesquisa em Eletrônica de Potência (NUPEP) Universidade Federal de Uberlândia (UFU) - Faculdade de Engenharia Elétrica (FEELT) Uberlândia, Minas Gerais, Brasil 38400-902

nascido em Uberlândia (MG), em 1976, é engenheiro eletricista (2001) e mestre (2003) e doutor (2006) pela Universidade Federal de Uberlândia – Faculdade de Engenharia Elétrica (UFUFEELT). Atualmente é professor adjunto nível II da Faculdade de Engenharia Elétrica da UFU, vinculado ao Núcleo Pesquisa em Eletrônica de Potência (NUPEP) da mesma universidade, onde desenvolve atividades de ensino e pesquisa. Sua área de atuação é eletrônica de potência e suas áreas de interesse incluem qualidade da energia elétrica, correção ativa do fator de potência, técnicas de comutação não dissipativa, conversores CC-CC e CA-CC, inversores, retificadores híbridos, técnicas de controle utilizando DSP e aplicações da eletrônica de potência em sistemas de geração distribuída baseados em fontes alternativas de energia.

References

R. Glickman, T. Bernhardt, "Riding Through Unstable Power Conditions With VFDs", EC&M: Electrical Construction and Maintenance Magazine, June/2005.

IEEE Recommended Practice for Monitoring Electric Power Quality,IEEE Standard1159- 1995, 1995.

A. T. Almeida, F. J. T. E Ferreira, D. Both, "Technical And Economical Considerations in The Application of Variable-Speed Drives With Electric Motor Systems",IEEE Transactions on Industry Applications, vol. 41, n° 1, Jan/Feb 2005. https://doi.org/10.1109/TIA.2004.841022 DOI: https://doi.org/10.1109/TIA.2004.841022

H. G. Sarmiento and E. Estrada, "A voltage sag study in an industry with adjustable speed drives", IEEE Industry Applications Magazine, vol. 2, nº 1, pp. 16-19, Jan/Feb 1996. https://doi.org/10.1109/2943.476593 DOI: https://doi.org/10.1109/2943.476593

M. H. J. Bollen, L. D. Zhang, "Analysis of Voltage Tolerance of AC Adjustable-speed Drives for Three-phase Balanced and Unbalanced Sags", IEEE Transaction on Industrial Applications, vol. 36, nº 3, pp. 904 - 910, May/Jun. 2000. https://doi.org/10.1109/28.845069 DOI: https://doi.org/10.1109/28.845069

P. C. A. Leao, K. D. Rodrigues, J. C. de Oliveira, "Conversores de Frequência VSI-PWM Submetidos a Afundamentos Temporários de Tensão ("Voltage Sags")", Controle & Automação, vol. l4, no. 1, Jan./Mar. 2003. DOI: https://doi.org/10.1590/S0103-17592003000100006

S. Z. Djokic, K. Stockman, J. V. Milanovic, J. 1. M. Desmet, R. Belmans, "Sensitivity of AC Adjustable Speed Drives to Voltage Sags and Short Interruptions", IEEE Transaction on Power Delivery, vol. 20, pp. 494 -505, No. 1, Jan. 2005. https://doi.org/10.1109/TPWRD.2004.832353 DOI: https://doi.org/10.1109/TPWRD.2004.832353

M. H. J. Bollen, Understanding Power Quality Problems: Voltage Sags and Interruptions, IEEE Press, New York, 2000.

C. J. Melhorn, A. Braz, P. Hofmann, R.J. Mauro, "An evaluation of energy storage techniques for improving ride-through capability for sensitive customers on underground networks", IEEE Transactions on Industry Applications, vol. 33, nº 4, pp. 1083-1095, Jul/Aug. 1997. https://doi.org/10.1109/28.605752 DOI: https://doi.org/10.1109/28.605752

S. S. Deswal, R. Dahiya, D. K. Jain, "Ride-through capability of adjustable-speed drive during various power quality events using supercapacitor," in Proc. of IEEE Electrical Power & Energy Conference, pp. 1-6, 2008. https://doi.org/10.1109/EPEC.2009.5420891 DOI: https://doi.org/10.1109/EPEC.2009.5420891

N. R. Raju, "Regenerative and ride-through capability for AC drives through thyristor-based extensions of the diode front-end", in Proc. Of 38th IAS Annual Meeting 2003, pp. 1571-1575.

A. V. Zyl, R. Spée, A. Faveluke, S. Bhowmik, "Voltage Sag Ride-Through for Adjustable-Speed Drives With Active Rectifiers", IEEE Transactions on Industry Application, vol 34, nº 6, pp. 1270-1276, Nov./Dec. 1998. https://doi.org/10.1109/28.739005 DOI: https://doi.org/10.1109/28.739005

J. L. Duran-Gomez, P. N. Enjeti, A. von Jouanne, "An approach to achieve ride-through of an adjustable-speed drive with flyback converter modules powered by super capacitors", IEEE Transactions on Industry Applications, vol. 38, nº 2, pp. 514-522, Mar/Apr 2002. https://doi.org/10.1109/28.993174 DOI: https://doi.org/10.1109/28.993174

R. P. S. Leão, N. X. Melo, R. P. T. Bascopé, F. L. M. Antunes, R. F. Sampaio, J. B. Almada, "Teste E Análise De Um Sistema De Acionamento Para Motores De Indução Tolerante A Afundamentos De Tensão", Eletrônica de Potência, vol. 16, nº 3, pp.256-265, Setembro 2011. https://doi.org/10.18618/REP.20113.256265 DOI: https://doi.org/10.18618/REP.20113.256265

N. X. Melo, R. P. S. Leao, R. P. T. Bascope, F. L.M. Antunes, "A Boost Converter to Improve the Low Voltage Ride-Through Capability of an Adjustable Speed Drive", in Proc. of IX Brazilian Power Electronics Conference, pp. 1-6, 2007.

C. H. I. Font, I. Barbi, "A High Power Factor Hybrid Three-Phase Rectifier with Regenerative Capability", Eletrônica de Potência, vol. 17, nº 1, pp. 419-428, Dez. 2011/Fev. 2012. https://doi.org/10.18618/REP.2012.1.419428 DOI: https://doi.org/10.18618/REP.2012.1.419428

L. C. G. Freitas, M. G., Simoes, C. A. Canesin, L. C. Freitas, "A novel programmable PFC based hybrid rectifier for ultra clean power application", inProc. of Power Electronics Specialist Conference, pp. 2172-2177, 2004.

L. C. G. Freitas, E. A. A. Coelho, M. G. Simoes, C. A. Canesin, L. C. Freitas, "Um Novo Retificador Trifásico Híbrido Multipulsos com Elevado Fator de Potência", Eletrônica de Potência, vol. 10, nº 2, pp. 17-24, Dezembro 2005. https://doi.org/10.18618/REP.2005.2.017024 DOI: https://doi.org/10.18618/REP.2005.2.017024

L. C. G. Freitas, M. G., Simoes, C. A. Canesin, L. C. Freitas, "A novel programmable PFC based hybrid rectifier for ultra clean power application",IEEE Transactions on Power Electronics, vol. 21, nº 4, pp. 959-966, July 2006. https://doi.org/10.1109/TPEL.2006.876859 DOI: https://doi.org/10.1109/TPEL.2006.876859

G. Spiazzi, and F. C. Lee, "Implementation of single-phase boost power-factor- correction circuits in three-phase applications", IEEE Transactions on Industrial Electronics, vol. 44, nº 3, pp. 365-371, Jun. 1997 https://doi.org/10.1109/41.585834 DOI: https://doi.org/10.1109/41.585834

U. Kamnarn and V. Chunkag, "Nearly unity power-factor of the modular three-phase AC to DC converter with minimized DC bus capacitor", in Proc. of IEEE 4th Power Conversion Conference, p. 1636 - 1643, 2007. https://doi.org/10.1109/PCCON.2007.373184 DOI: https://doi.org/10.1109/PCCON.2007.373184

A. V. Costa, D. B. Rodrigues, L. C. Freitas, J. B. Vieira Jr., E. A. A. Coelho, V. J. Farias, Freitas. L. C. G., " Hybrid Three-Phase Rectifier With High Power Factor and Voltage Sags Ride-Through Capability for Utility Interface of Adjustable Speed Drives ", in Proc. of XI Congresso Brasileiro de Eletrônica de Potência, pp. 582-588, 2011. https://doi.org/10.1109/COBEP.2011.6085275 DOI: https://doi.org/10.1109/COBEP.2011.6085275

L. C. G. Freitas, M. G. Simoes, C. A. Canesin, L. C. Freitas, "Performance evaluation of a novel hybrid multipulse rectifier for utility interface of power electronic converters",IEEE Transactions on Industrial Electronics, vol. 54, nº 6, pp. 3030-3041, Dec. 2007. https://doi.org/10.1109/TIE.2007.907004 DOI: https://doi.org/10.1109/TIE.2007.907004

A. V. Costa, D. B. Rodrigues, L. C. Freitas, J. B. Vieira Jr., E. A. A. Coelho, V. J. Farias, Freitas. L. C. G., "Hybrid High-Power Rectifier with Reduced THDI and Voltage Sag Ride-Through Capability", in Proc. of IEEE IAS Annual Meeting, pp. 1-6, 2011. https://doi.org/10.1109/IAS.2011.6074329 DOI: https://doi.org/10.1109/IAS.2011.6074329

M. N. Z. Abidin, IEC 61000-3-2 Harmonics Standards Overview, 2005.

D. B. Rodrigues, "Implementação De estratégia de controle baseada em DSP para imposição de correntes de linha de entrada senoidais em um retificador híbrido trifásico", Dissertação de Mestrado em desenvolvimento, Universidade Federal de Uberlândia 2012.

Texas Instruments - TMS320F28335,Digital Signal Controllers (DSCs), SPRS439F-June 2007-Revised April 2009.

J. O. Soares, C. A. Canesin, L. C. Freitas, F. A. S. Gonçalves, "Retificador Trifásico Híbrido Operando Com Controle Digital E Modulação Por Histerese", Eletrônica de Potência, vol. 13, nº 4, pp. 241-249, Novembro 2008. https://doi.org/10.18618/REP.2008.4.241249 DOI: https://doi.org/10.18618/REP.2008.4.241249

M. Mezaroba A. P. Júnior, S. A. Mussa, F. L. Cardoso, J. S. Scholtz, "Controle De Um Retificador Bidirecional Implementado No Dsp Tms320f2812 - Comparativo Entre As Técnicas De Controle Por Valores Médios E Coordenadas "dq0"", Eletrônica de Potência, vol. 12, nº 3, pp. 223-231, Novembro 2007. https://doi.org/10.18618/REP.2007.3.223231 DOI: https://doi.org/10.18618/REP.2007.3.223231

V. Eng, U. Pinsopon, C. Bunlaksananusorn, V "Modeling of a SEPIC converter operating in discontinuous conduction mode", in Proc. of IEEE 6th International Conference on Electrical Engineering / Electronics, Computer, Telecommunications and Information Technology, vol. 1, pp. 140-143, may 2009. https://doi.org/10.1109/ECTICON.2009.5136982 DOI: https://doi.org/10.1109/ECTICON.2009.5136982

Downloads

Published

2012-08-31

How to Cite

[1]
A. V. Costa, “Retificador Híbrido de Alta Potência com Reduzida DHTI Utilizando Conversor Boost para Promover Alta Suportabilidade a Afundamentos de Tensão”, Eletrônica de Potência, vol. 17, no. 3, pp. 609–622, Aug. 2012.

Issue

Vol. 17 No. 3 (2012)

Section

Original Papers

License

Copyright (c) 2012 Revista Eletrônica de Potência

Creative Commons License

This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Crossref
Scopus
Google Scholar
Europe PMC