Um Novo Retificador Trifásico Híbrido Multipulso com Elevado Fator de Potência

L.C. Gomes de Freitas; Ernane A. A. Coelho; Marcelo G. Simões; Carlos A. Canesin; Luiz Carlos de Freitas

doi:10.18618/REP.2005.2.017024

Authors

L.C. Gomes de Freitas Universidade Federal de Uberlândia (UFU) – Faculdade de Engenharia Elétrica (FEELT) Uberlândia, Minas Gerais, Brasil 38400-902
Ernane A. A. Coelho Universidade Federal de Uberlândia (UFU) – Faculdade de Engenharia Elétrica (FEELT) Uberlândia, Minas Gerais, Brasil 38400-902
Marcelo G. Simões Colorado School of Mines (CSM) – Engineering Division Golden, Colorado, USA 80401-1887
Carlos A. Canesin Universidade Estadual Paulista (UNESP) – Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira Ilha Solteira, São Paulo, Brasil 15385-000
Luiz Carlos de Freitas Universidade Federal de Uberlândia (UFU) – Faculdade de Engenharia Elétrica (FEELT) Uberlândia, Minas Gerais, Brasil 38400-902

DOI:

https://doi.org/10.18618/REP.2005.2.017024

Keywords:

Retificadores de 12-pulsos, Retificadores Multipulsos, Retificadores Trifásicos Híbridos

Abstract

Neste trabalho é proposto um novo retificador trifásico híbrido multipulsos, capaz de operar com elevado fator de potência (FP) e reduzida distorção harmônica total nas correntes de entrada (DHTI). O retificador híbrido proposto é composto por um retificador trifásico de 6 pulsos não-controlado (Ponte de Graetz), associado com conversores Boost monofásicos conectados em paralelo, em cada braço do retificador não-controlado. Esta estrutura é capaz de operar com uma forma de corrente CA (Corrente Alternada) de alimentação imposta, proporcionando elevado fator de potência e reduzida distorção harmônica total. Com o objetivo de comprovar as vantagens do retificador híbrido proposto, este artigo descreve seus princípios de operação, apresenta resultados experimentais detalhados e discussões a respeito do percentual de potência processada pelos conversores Boost, em relação à potência total de saída. Demonstra-se que apenas uma pequena fração da potência total de saída é processada pelos retificadores controlados, o que torna a estrutura proposta economicamente viável para aplicações de elevada potência, com um rápido retorno do investimento. Além disso, sua aplicação em grupos retificadores trifásicos não-controlados já existentes é perfeitamente possível, uma vez que os retificadores controlados podem ser facilmente integrados à estrutura. Os resultados de um protótipo de 6 kW, implementado em laboratório, e suas análises, demonstram a aplicabilidade da estrutura proposta para instalações de elevada potência.

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Author Biographies

L.C. Gomes de Freitas, 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) pela Universidade Federal de Uberlândia – Faculdade de Engenharia Elétrica (UFU-FEELT). Atualmente é professor substituto da Faculdade de Engenharia Elétrica da UFU, e está desenvolvendo sua tese de doutorado no Núcleo de Eletrônica de Potência (NUEP) da mesma universidade. Sua área de atuação é eletrônica de potência e suas áreas de interesse são retificadores multipulsos e técnicas de controle utilizando FPGA e DSP.

Ernane A. A. Coelho, 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 titular do departamento de engenharia elétrica da Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, Minas Gerais. Sua área de atuação envolve inversores PWM, correção do fator de potência e novas tecnologias usando controle digital.

Marcelo G. Simões, Colorado School of Mines (CSM) – Engineering Division Golden, Colorado, USA 80401-1887

nascido em São Paulo, em 1963, é engenheiro eletricista (1985) e mestre (1990) pela Escola Politécnica da USP, doutor (1995) pela University of Tennessee e Livre-Docente (1998) pela Escola Politécnica da USP. Foi professor da Escola Politécnica da USP no período de 1989 a 2000 e atualmente e' Professor Associado na Colorado School of Mines. Sua área de área de atuação é eletrônica de potência e controle inteligente applicados a sistemas alternativos de energia. Tem trabalhado como Editor Associado em diversas revistas do IEEE e como Editor Convidado na Revista daSociedade Brasileira de Eletrônica de Potência. É um dos coordenadores da IEEE International Future Energy Challenge e foi Program Chair do IEEE PESC - Power Electronics Specialists Conference em 2005 e General Chair Do IEEE PEEW - Power Electronics Education Workshop em 2005.

Carlos A. Canesin, Universidade Estadual Paulista (UNESP) – Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira Ilha Solteira, São Paulo, Brasil 15385-000

nascido em Lavínia (SP), em 1961, é engenheiro eletricista (1984) pela Universidade Estadual Paulista – Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira (UNESP-FEIS, Ilha Solteira (SP)), mestre (1990) e doutor (1996) em Engenharia Elétrica pela Universidade Federal de Santa Catarina – Instituto de Eletrônica de Potência (UFSC[1]INEP), Florianópolis (SC). Atualmente é professor adjunto efetivo do Departamento de Engenharia Elétrica (DEE) da UNESP-FEIS. Foi editor geral da Revista Eletrônica de Potência (gestão 2003-2004), é editor associado da IEEE Transactions on Power Electronics e presidente da SOBRAEP-Sociedade Brasileira de Eletrônica de Potência (gestão 11/2004-10/2006). Suas áreas de interesse incluem técnicas de comutação não-dissipativa, conversores CC-CC, retificadores e inversores, fontes de alimentação chaveadas, reatores para iluminação e técnicas de correção ativa do fator de potência.

Luiz Carlos de Freitas, 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 (UFSC[1]INEP), Florianópolis (SC). Atualmente é professor titular da Faculdade de Engenharia Elétrica (FEELT) da UFU e membro do Núcleo de Eletrônica de Potência (NUEP). Ele já publicou diversos artigos em áreas como conversores CC[1]CC, CC-CA e CA-CC com comutação suave e retificadores multipulsos. 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.

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L.C. Gomes de Freitas, M.G. Simões, C.A. Canesin, L.C. de Freitas, "A Novel Programmable PFC Based Hybrid Rectifier for Ultra Clean Power Application", in Proc. of the IEEE Power Electronics Specialist Conference, pp. 2172-2177, 2004. https://doi.org/10.1109/PESC.2004.1355456 DOI: https://doi.org/10.1109/PESC.2004.1355456