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Doctoral Thesis
DOI
https://doi.org/10.11606/T.3.1998.tde-05072012-174445
Document
Author
Full name
Lourenco Matakas Junior
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 1998
Supervisor
Committee
Kaiser, Walter (President)
Goldemberg, Clóvis
Oliveira Junior, Azauri Albano de
Simões, Marcelo Godoy
Watanabe, Edson Hirokazu
Title in Portuguese
Conexão paralela de conversores estáticos do tipo fonte de tensão sem transformador - características e estratégias de controle.
Keywords in Portuguese
Associação paralela de conversores
Controle de conversores
Modulação em Largura de Pulso
Multiconverters
PLL
Abstract in Portuguese
Os elevados níveis de potência e desempenho solicitados pelas presentes e futuras aplicações de conversores estáticos de potência podem ser atingidos pela interconexão de unidades básicas menores (multiconversor). Com a utilização de uma estratégia de controle adequada consegue-se não apenas a potência total desejada e sua correta divisão entre as várias unidades básicas como também uma redução no conteúdo harmônico das correntes e tensões resultantes. Neste trabalho, algumas topologias de multiconversores monofásicos do tipo fonte de tensão são modeladas, analisadas e comparadas quanto às solicitações de corrente e tensão nos diversos componentes, e quanto ao espectro da corrente resultante. Desta discussão conclui-se que a "Conexão em Paralelo de Conversores Sem Transformador" (PCTL- parallel connection/transformerless) é viável, levando-se em conta as demais topologias e a tecnologia disponível em semicondutores de potência. A análise do modelo matemático e da matriz de controlabilidade do caso PCTL trifásico resulta em métodos de desacoplamento das entradas do multiconversor. Baseando-se nestes métodos, são propostas três estratégias de controle utilizando controladores de corrente monofásicos individuais. Dois deles utilizam PWM com portadora triangular, e o outro, um PWM por banda de tolerância. Para um dos casos, baseados em PWM a portadora triangular, propõe-se um processo de minimização de harmônicos de corrente, injetando-se à referência de cada modulador PWM um sinal de "seqüência zero instantânea", obtido a partir da solução de um problema de otimização. Para o caso baseado em banda de tolerância, conseguem-se satisfazer os critérios de desacoplamento pela sincronização e igual defasagem das funções de chaveamento dos diversos conversores via malhas PLL, e também pela injeção de uma corrente fictícia de "seqüência zero instantânea" às referências do controlador de corrente. Para os controladores propostos, discute-se a operação do PCTL durante a ocorrência de falhas ou manutenção. Apenas os conversores do tipo fonte de tensão são abordados neste trabalho.
Title in English
Transformerless parallel connection of voltage source converters - characteristics and control strategies.
Keywords in English
Converter control
Converters
Multiconverters
Parallel connection
PLL
PWM
Abstract in English
The high power and performance levels required for the present and future power electronics converters can be achieved by connecting a set of smaller power units (multiconverter). By using appropriate control, not only perfect sharing of the power among the converters, but also harmonics reduction is obtained. This thesis presents, analyses and compares some multiconverter topologies, based on the values of the voltages and currents in the main components and in the spectra of the resulting current. As a result, the transformerless parallel connection of converters PCTL is shown to be a feasible solution, taking into account the existing power devices technology. The analysis of the three phase PCTL model and its controllability matrix suggests methods for decoupling the PCTL inputs. This results in two methods using carrier based current controller and one method using a "tolerance band (TB)" based controller. For the carrier based one, the injection of an optimized zero sequence reference voltage produces a reduction in the ripple of the individual currents. For the tolerance based one, the inputs coupling is reduced by the use of PLL synchronized PWM and by the injection of a "fictitious zero sequence current in the TB controller. The operation of the PCTL under faults and maintenance condition is discussed. Only the voltage source converter is studied here.
 
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tese_Matakas_1998.pdf (5.69 Mbytes)
Publishing Date
2012-08-14
 
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