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http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/29246| Título: | Retificadores trifásicos três níveis em modo de condução descontínua para geração eólica de baixa potência |
| Título(s) alternativo(s): | Three-phase three-level rectifiers in discontinuous conduction mode for small wind turbine |
| Autor(es): | Stamm, Leandro de Orte |
| Orientador(es): | Gules, Roger |
| Palavras-chave: | Eletrônica de potência Retificadores de corrente elétrica Conversores de corrente elétrica Energia eólica Métodos de Simulação Power electronics Electric current rectifiers Electric current converters Wind power Simulation methods |
| Data do documento: | 30-Jun-2022 |
| Editor: | Universidade Tecnológica Federal do Paraná |
| Câmpus: | Curitiba |
| Citação: | STAMM, Leandro de Orte. Retificadores trifásicos três níveis em modo de condução descontínua para geração eólica de baixa potência. 2022. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica e Informática Industrial) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2022. |
| Resumo: | A geração de energia elétrica por meio de fontes renováveis cresceu consideravelmente nos últimos anos, com a geração eólica ganhando grande protagonismo. A geração eólica em baixas potências, porém, não acompanhou igualmente essa expansão. Isso se deve a uma série de adversidades que esse tipo de geração enfrenta, as quais englobam desde o desconhecimento dessa forma de geração por parte da sociedade até a falta de estudos a respeito das características dos ventos em dadas regiões, entre outras. A presente dissertação aborda e tenta solucionar uma dessas adversidades em particular: a questão entre custo e performance nos retificadores trifásicos necessários. De forma geral, as topologias retificadoras trifásicas clássicas existentes não são adequadas para esse tipo de geração: seja devido a problemas de performance, como elevados esforços nos semicondutores, seja por questões técnicas, como um ganho estático de tensão insuficiente, seja em virtude de custos elevados em relação ao nível de potência. Assim, esse trabalho objetiva a investigação e desenvolvimento de novas topologias de retificadores trifásicos propícias para emprego na geração eólica de baixa potência. Por meio de estudos teóricos, uma nova família de retificadores, agregando tanto conversores já estudados em outros trabalhos quanto conversores originais, é idealizada e proposta, bem como uma metodologia para o projeto dos componentes dos membros dessa família é desenvolvida. Os membros dessa nova família apresentam somente duas chaves e operam em modo de condução descontínua, eliminando, assim, a necessidade de um controle próprio para que as correntes de entrada acompanhem o formato das tensões de entrada. Eles são conversores robustos e de controle simples, os quais permitem um elevado fator de potência e reduzidos esforços elétricos nos semicondutores. As análises teóricas desenvolvidas são averiguadas e validadas tanto pela realização de uma série de simulações quanto por meio de um protótipo de uma das topologias originais investigada mais detalhadamente, o retificador trifásico de três níveis com estruturas SEPIC modificado. O protótipo em questão, relacionado com 90 V de tensão de pico nas fases de alimentação, tensão de saída de 622 V e potência nominal de 1000 W, apresenta um fator de potência unitário, distorção harmônica total da corrente inferior a 3 % e um rendimento de 95,4 %. |
| Abstract: | Electricity generation from renewable sources has grown considerably in recent years, and wind generation has gained prominence. Wind generation at low powers, however, did not follow this growth rate due to a series of adversities, as a lack of knowledge of its existence and of research on the characteristics of winds. This master’s thesis addresses and try to solve one of these adversities in particular: the issue between cost and performance in the three-phase rectifiers needed. Existing classic three-phase rectifier topologies are not suitable for low-power wind generation, either due to performance problems, such as high efforts on the semiconductors or high harmonic distortion rates, or due to technical issues, such as insufficient voltage static gain or reduced reliability, or due to high costs in relation to the power level. Thus, the objective of this work is the investigation and development of new three-phase rectifier topologies suitable for use in low-power wind generation. Through theoretical studies, a new family of rectifiers, which includes original converters as well as converters already studied in other works, is idealized, and proposed. A method for designing the components of the members of this family is also developed. Members of this new family employ only two switches and operate in discontinuous conduction mode, thus eliminating the need for input current control to achieve high power factor. They are low-cost, high-reliability converters that, due to the multilevel configuration and the interleaved operation of the switches, have reduced electrical efforts on semiconductors. The theoretical analyzes developed are verified and validated by simulations and by a prototype of one of the original three-phase topologies, the three-level rectifier with modified SEPIC, investigated in more detail. The prototype, with peak voltage in the supply phases of 90 V, output voltage of 622 V and rated power of 1000 W, presented a good performance: unity power factor, low harmonic distortion rates and high efficiency (95,4 %). Based on all the information obtained, it is possible to verify that members of this new proposed family, such as the prototype rectifier, are suitable for use in low-power wind generation. |
| URI: | http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/29246 |
| Aparece nas coleções: | CT - Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica e Informática Industrial |
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