Estudo Terico de um Conversor Back-to-Back Hbrido Half-Bridge/ANPC de Cinco Nveis

Estudo Terico de um Conversor Back-to-Back Hbrido Half-Bridge/ANPC de Cinco NveisSvio Teixeira PinheiroUniversidade Federal do PiauCentro de TecnologiaDepartamento de Engenharia Eltrica

INTRODUOA energia elica tem ganho cada vez mais espao na matriz energtica brasileira, uma vez que grandes usinas hidreltricas e termeltricas tem um impacto ambiental muito grande e so de difcil implantao.Assim, h uma crescente demanda de tecnologia para melhorar a eficincia da gerao e transmisso dessa energia.

Os aero geradores, por possurem uma velocidade varivel, exigem uma conexo AC-DC-AC indireta, e o conversor Back-to-Back cumpre essas exigncias.

Estes conversores so utilizados especialmente em aplicaes de mdia e alta potncia, devido, entre outras coisas, sua capacidade de reduzir os harmnicos na tenso de sada e a sua alta eficincia, sendo esta mais notvel em baixa potncia.

Tais configuraes fornecem certas vantagens, como a possibilidade de controle de tenso e frequncia, melhor qualidade de energia e melhor integrao da energia elica rede eltrica, alm da capacidade de controle de fluxo bidirecional de energia e alm de uma troca de potncia reativa controlada.Trs topologias de inversores multinveis so bastante estudadas: inversor com ponto neutro grampeado a diodo (Neutral Point Clamped NPC);o inversor com capacitor flutuante (Flying Capacitor FC);inversor ponte-H em cascata (Cascaded H-Bridge CHB).Vrias outras topologias foram propostas a partir destas trs.A figura abaixo mostra um inversor multinvel hbrido simtrico segundo as topologias Half-Bridge/ANPC:

Os inversores baseados nessa topologia hbrida apresentam o nmero de nveis de tenso de sada dado por 2nf+1, onde nf o nmero de fontes CC.

Com uma modulao adequada, essa topologia permite tambm que metade dos interruptores comutem em baixa frequncia (frequncia da moduladora, 60 Hz) e a outra metade em alta frequncia (1020 Hz).

Desse modo, h reduo no nmero de comutaes, e, consequentemente, diminuio das perdas nos semicondutores e do contedo harmnico na sada do inversor, melhorando assim seu rendimento.

Algumas vantagens dessa topologia hbrida so:alimentao por barramento nico para cada fase, se houver controle das tenses parciais do barramento pelo conversor;alimentao por duas fontes no isoladas, com regulao individual que possibilita a reduo de emisses eletromagnticas em alta frequncia;

reduo do nmero de semicondutores simultaneamente conduzindo corrente, o que auxilia na reduo das perdas de conduo;

possibilidade de emprego de semicondutores com baixas perdas de conduo nas posies dos interruptores que comutam em baixa frequncia;

flexibilidade para a implementao de tcnicas de modulao de alto desempenho.A figura acima mostra um conversor Back-to-Back Half-Bride/ANPC de 5 Nveis, que ser o objeto de estudo deste projeto.

ObjetivosReviso bibliografia sobre conversores Back-to-back;

Realizar a analise qualitativa da estrutura proposta;

Reviso bibliografia sobre tcnicas de controle e modulao utilizadas em configuraes back-to-back;

Submeter artigo do tipo Review a congressos.MetodologiaReviso bibliogrfica;

Anlise qualitativa da estrutura;

Estudo das tcnicas de controle;

Estudo das modulaes para a estrutura proposta;

Escrita de artigos.Resultados EsperadosEspera-se verificar, como feito pelo bolsista anterior, as aplicaes deste conversor, bem como sua viabilidade em termos prticos;

Espera-se tambm a publicao de artigos em congressos locais e/ou nacionais;

Aprofundamento do conhecimento do orientando na rea.