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Doctoral Thesis
DOI
https://doi.org/10.11606/T.18.2020.tde-07012020-144554
Document
Author
Full name
Edson Júnior Acordi
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Carlos, 2019
Supervisor
Committee
Machado, Ricardo Quadros (President)
Gonçalves, Amilcar Flamarion Querubini
Gonçalves, Flávio Alessandro Serrão
Marafão, Fernando Pinhabel
Nascimento, Claudionor Francisco do
Title in Portuguese
Conversor assimétrico de cinco níveis aplicado como filtro ativo de potência empregando a Teoria de Potência Conservativa
Keywords in Portuguese
Controle de desequilíbrio do barramento CC
Estratégia de modulação
Modelo do conversor 5L-ANPC
Qualidade da energia elétrica
Teoria de Potência Conservativa
Abstract in Portuguese
Nesta tese, o conversor Active-Neutral-Point-Clamped de cinco níveis (5L-ANPC) é aplicado como um filtro ativo de potência trifásico a três fios, o qual é avaliado sob a Teoria de Potência Conservativa (do inglês Conservative Power Theory - CPT). O trabalho propõe um algoritmo simplificado para a modulação do conversor com a finalidade de controlar a tensão sobre o flying-capacitor, o qual resultou em um tempo de execução ligeiramente menor se comparado ao método tradicional. Além disso, é proposto um método sistemático para a obtenção do modelo do conversor 5L-ANPC, já que nas pesquisas realizadas, não foi encontrado trabalho que faça tal abordagem de forma consistente. Adicionalmente, para o sistema de sincronismo é proposto um método simples de realimentação modificada que simplifica a implementação de uma técnica desenvolvida recentemente, o Second-Order SOGIQSG (SO SOGI-QSG), o qual possui desempenho superior ao Dual Second-Order- Generalized-Integrator Quadrature-Signal-Generator (DSOGI-QSG) e é caracterizado por uma função de quarta ordem. Do mesmo modo, para o algoritmo da CPT o trabalho traz duas metodologias para a implementação da integral imparcial com as funções de transferência do SOGI-QSG. Além disso, uma modificação no algoritmo da CPT é apresentada com o objetivo de proporcionar a compensação seletiva das componentes harmônicas presentes na corrente residual. Por fim, são apresentados resultados de simulações e experimentais com a finalidade de avaliar o desempenho do filtro ativo sob condições estáticas e dinâmicas de operação e demonstrando o comportamento dos algoritmos aplicados.
Title in English
Asymmetric five-level converter applied as Active Power Filter employing the Conservative Power Theory
Keywords in English
Conservative Power Theory
DC-link voltage equalization
Model of the 5L-ANPC converter
Modulation strategy
Power quality
Abstract in English
In this thesis, the Five-level Active-Neutral-Point-Clamped converter (5L-ANPC) is applied as an active three-phase three-wire power filter, which is evaluated under the Conservative Power Theory (CPT). This work proposes a simplified algorithm for the modulation of the converter in order to control the voltage on the flying-capacitor, resulting in a slightly smaller shorter run-time compared to the traditional method. In addition, a systematic method for obtaining the 5L-ANPC converter model is proposed, as no work was found that made such an approach consistently. Additionally, for the synchronization system, a simple modified feedback method is proposed, which simplifies the implementation of a newly developed technique, the Second-Order SOGI-QSG (SO SOGI-QSG). It has better performance than Dual Second Order Generalized Integrator Quadrature-Signal-Generator (DSOGI-QSG) and is characterized by a fourth-order function. Likewise, for the CPT algorithm, the work brings two methodologies for the implementation of the unbiased integral with the transfer functions of the SOGI-QSG. In addition, a modification on the CPT algorithm is presented aiming to provide the selective compensation of the harmonic components present in the residual current. Finally, simulation and experimental results are presented with the purpose of evaluating the performance of the active filter under static and dynamic operating conditions and demonstrating the behavior of the applied algorithms.
 
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Edson.pdf (49.98 Mbytes)
Publishing Date
2020-01-14
 
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