Conversor Híbrido Simétrico de Cinco Níveis Baseado nas Topologias Half-Bridge/Anpc

Authors

  • Ranoyca N. A. L. Silva Departamento de Engenharia Elétrica, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza – CE, 60455-760
  • Luiz H. S. C. Barreto Departamento de Engenharia Elétrica, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza – CE, 60455-760
  • Paulo P. Praça Departamento de Engenharia Elétrica, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza – CE, 60455-760
  • Demercil. S. Oliveira Jr. Departamento de Engenharia Elétrica, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza – CE, 60455-760
  • Marcelo L. Heldwein Instituto de Eletrônica de Potência, Universidade Federal de Santa Catarina Florianópolis – SC, 88040-970
  • Samir A. Mussa Instituto de Eletrônica de Potência, Universidade Federal de Santa Catarina Florianópolis – SC, 88040-970

DOI:

https://doi.org/10.18618/REP.2012.3.623631

Keywords:

ANPC, Conversor Multinível Híbrido, DHT, Inversor de Meia-Ponte

Abstract

Este artigo apresenta a análise de uma nova topologia de conversor multinível híbrido bidirecional de cinco níveis, concebido a partir das estruturas meia ponte e inversor com grampeamento ativo do neutro (ANPC - Active Neutral Point Clamped), adequado para aplicações com alta tensão e alta potência. São apresentados os possíveis estados de comutação para uma configuração de cinco níveis. A partir destes estados, diversas técnicas de modulação podem ser aplicadas, visando melhorias de rendimento, redução do número de comutações ou melhoria da Distorção Harmônica Total DHT e da Distorção Harmônica Total Ponderada WTHD (do inglês Weighted Total Harmonic Distortion). A estratégia de modulação selecionada possibilita a operação concomitante de metade dos interruptores em baixa frequência (60 Hz) e a outra em alta frequência (1020 Hz) reduzindo as perdas por comutação e o conteúdo harmônico da tensão de saída. Para validar a proposta, foi desenvolvido um protótipo com potência de 2,3 kW, tensão de saída 220 V eficaz e fator de potência 0,92. O protótipo apresentou DHT de 30,45% e WTHD de 1,72%.

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Author Biographies

Ranoyca N. A. L. Silva, Departamento de Engenharia Elétrica, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza – CE, 60455-760

Nasceu em Fortaleza, CE, Brasil, formou-se em Engenharia Eletrônica pela Universidade de Fortaleza (UNIFOR) em 2006 e recebeu grau de Mestre pela Universidade Federal do Ceará em 2009. Atualmente é aluna de Doutorado do Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica da Universidade Federal do Ceará (PPGEE-UFC) no Grupo de Processamento de Energia e Controle (GPEC). Seus temas de interesse incluem conversores multiniveis, conversores CC/CC e energias renováveis. MsC. Silva é membro da Sociedade Brasileira de Eletrônica de Potência (SOBRAEP).

Luiz H. S. C. Barreto, Departamento de Engenharia Elétrica, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza – CE, 60455-760

Nasceu em Navirai, MS, Brasil, formou-se em Engenharia Elétrica pela Universidade Federal de Mato Grosso em 1997 e recebeu grau de Mestre e de Doutor pela Universidade Federal de Uberlândia em 1999 e 2003 respectivamente. Atua como professor adjunto junto ao Departamento de Engenharia Elétrica da Universidade Federal do Ceará desde 2003, onde leciona disciplinas e coordena projetos de pesquisa nas áreas de automação, acionamento de máquinas elétricas, eletrônica de potência e suas aplicações em sistemas de energia e energias renováveis junto ao Grupo de Processamento de Energia e Controle (GPEC). Dr. Barreto é membro da Sociedade Brasileira de Eletrônica de Potência (SOBRAEP) e do IEEE nas sociedades IAS, IES e PELS.

Paulo P. Praça, Departamento de Engenharia Elétrica, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza – CE, 60455-760

Nasceu em Fortaleza, CE, Brasil, formou-se em Engenharia Eletrônica pela Universidade de Fortaleza (UNIFOR) em 2003 e recebeu grau de Mestre e Doutor pela Universidade Federal do Ceará em 2006 e 2011 respectivamente. Atua como professor adjunto junto ao Departamento de Engenharia Elétrica da Universidade Federal do Ceará desde 2009, onde leciona disciplinas e coordena projetos de pesquisa em sistemas de energia, controle digital e energias renováveis junto ao Grupo de processamento de Energia e Controle (GPEC). Dr. Paulo P. Praça é membro da Sociedade Brasileira de Eletrônica de Potência (SOBRAEP) e do IEEE.

Demercil. S. Oliveira Jr., Departamento de Engenharia Elétrica, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza – CE, 60455-760

nasceu em Santos, São Paulo, Brasil. Obteve sua graduação e o título de mestre em engenharia elétrica pela Universidade Federal de Uberlândia, Brasil, em 1999 e 2001, respectivamente, e o título de doutor pela Universidade Federal de Santa Catarina, Brasil, em 2004. Atualmente é professor adjunto e pesquisador do Grupo de Processamento de Energia e Controle da Universidade Federal do Ceará. Suas áreas de interesse abrangem conversão CC/CC, comutação suave e aplicações de eletrônica de potência em sistemas de energia renovável. Dr. Oliveira é membro da Sociedade Brasileira de Eletrônica de Potência (SOBRAEP) e do IEEE.

Marcelo L. Heldwein, Instituto de Eletrônica de Potência, Universidade Federal de Santa Catarina Florianópolis – SC, 88040-970

formou-se em Engenharia Elétrica pela Universidade Federal de Santa Catarina em 1997, recebeu grau de Mestre em 1999 pela mesma instituição e titulou-se Doutor pelo Swiss Federal Institute of Technology (ETH), Zurich, Switzerland, em 2007. Ocupa o cargo de professor adjunto no Departamento de Engenharia Elétrica da Universidade Federal de Santa Catarina, na qual trabalha junto ao Instituto de Eletrônica de Potência (INEP). Leciona disciplinas e coordena projetos de pesquisa nas áreas de eletrônica de potência incluindo correção de fator de potência, conversores estáticos de potência e compatibilidade eletromagnética.Dr. Heldwein é membro da Sociedade Brasileira de Eletrônica de Potência (SOBRAEP) e do IEEE.

Samir A. Mussa, Instituto de Eletrônica de Potência, Universidade Federal de Santa Catarina Florianópolis – SC, 88040-970

formou-se em Engenharia Elétrica pela Universidade Federal de Santa Maria em 1988 e recebeu grau de Mestre e de Doutor pela Universidade Federal de Santa Catarina em 1994 e 2003 respectivamente. Ocupa o cargo de professor adjunto no Instituto de Eletrônica de Potência (INEP-UFSC). Seus interesses de pesquisa incluem controle digital aplicado a eletrônica de potência, técnicas de correção de fator de potência e aplicações de DSP/FPGA Dr. Mussa é membro da Sociedade Brasileira de Eletrônica de Potência (SOBRAEP) e do IEEE.

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2012-08-31

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R. N. A. L. Silva, L. H. S. C. Barreto, P. P. Praça, D. S. O. Jr., M. L. Heldwein, and S. A. Mussa, “Conversor Híbrido Simétrico de Cinco Níveis Baseado nas Topologias Half-Bridge/Anpc”, Eletrônica de Potência, vol. 17, no. 3, pp. 623–631, Aug. 2012.

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Vol. 17 No. 3 (2012)

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