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http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/36539| Título: | Estudo de conversores CC-CA monofásico VSI de baixa potência: impacto de técnicas de chaveamento em distorção harmônica |
| Título(s) alternativo(s): | Low-power single-phase VSI DC-AC converters study: impact of switching tecniques on harmonic distortion |
| Autor(es): | Oliveira, Luiz Pessoa Dantas de |
| Orientador(es): | Oliveira, Alberto Vinicius de |
| Palavras-chave: | Eletrônica de potência Modulação em amplitude Conversores de corrente elétrica Power electronics Amplitude modulation Electric current converters |
| Data do documento: | 24-Jun-2024 |
| Editor: | Universidade Tecnológica Federal do Paraná |
| Câmpus: | Toledo |
| Citação: | OLIVEIRA, Luiz pessoa Dantas de. Estudo de conversores CC-CA monofásico VSI de baixa potência: impacto de técnicas de chaveamento em distorção harmônica. 54 f. 2024. Trabalho de Conclusão de Curso (Engenharia Eletrônica) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Toledo, 2023. |
| Resumo: | Este trabalho visa investigar o impacto da variação das taxas de modulação em amplitude e em frequência, aplicadas a um circuito inversor monofásico de ponte completa de baixa potência para dois tipos de chaveamento distintos: bipolar e unipolar, por meio da simulação no software PSIM, na qual fez-se o design e obteve-se os resultados para malha aberta e malha fechada do circuito proposto. Foram realizadas análises comportamentais no domínio do tempo e no espectro de frequência, bem como uma análise da Distorção Harmônica Total (DHT), que é um parâmetro fundamental para medir a qualidade do sinal. Os resultados mostraram que taxas de modulação mais altas resultaram em distorções e oscilações indesejadas no sinal de saída, além da presença de harmônicos adicionais, ressaltando a importância de selecionar cuidadosamente as taxas de modulação para otimizar o desempenho e a qualidade do sinal em inversores monofásicos de ponte completa. Além disso, notou-se que ao lidar-se com uma mesma frequência de chaveamento, a taxa de distorção harmônica total presente no sinal de saída do inversor mostra-se inferior à taxa obtida ao lidar-se com chaveamento bipolar, bem como amplia-se a região livre de informação no espectro em frequência do sinal com o uso da técnica de chaveamento do tipo unipolar, podendo-se, por exemplo, reduzir-se os custos do filtro LC presente na saída do inversor. O estudo também inclui a análise do comportamento do inversor em malha fechada com controlador Proporcional-Integral (PI), considerando a análise do sinal de saída presente na carga e a capacidade de atenuação de distorções harmônicas. Neste contexto, observou-se que o fechamento da malha do inversor permite controlar a taxa de modulação em amplitude para obter a amplitude desejada do sinal de saída, resultando em uma taxa de distorção harmônica total menor em comparação ao inversor em malha aberta. Os resultados destacam que o controle preciso da modulação e o fechamento da malha são fatores cruciais para melhorar a qualidade do sinal de saída, bem como atingir-se níveis de tensão desejados. |
| Abstract: | This work aims to investigate the impact of varying the amplitude and frequency modulation rates, applied to a low-power single-phase full-bridge inverter circuit for two different types of switching: bipolar and unipolar, from circuit simulation in PSIM software, in which the design was made and the results for the open-loop and closed-loop of the proposed circuit were obtained. Time domain and frequency spectrum analyses were carried out, as well as an analysis of Total Harmonic Distortion (THD), which is a key parameter for measuring signal quality. The results reveal that higher modulation rates increase the distortions and oscillations of the output voltage signal, highlighting the importance of carefully selecting modulation rates to optimize performance and signal quality for single-phase full-bridge inverters. Another finding is that the rate of total harmonic distortion of the output voltage is lower for unipolar switching frequency than the bipolar one, which can reduce the costs of the LC filter present at the inverter’s output. In addition, the study includes an analysis of the closed-loop behavior for the single-phase inverter with PI controller. In this context, it was observed that closed-loop inverter allows to control the amplitude modulation rate to obtain the desired amplitude of the output signal, resulting in a lower total harmonic distortion rate compared to the open-loop one. Therefore, the precise control of the modulation and close-loop are crucial factors for improving the energy quality of the output signal, as well as achieving the desired voltage levels. |
| URI: | http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/36539 |
| Aparece nas coleções: | TD - Engenharia Eletrônica |
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