Análise da tensão do ponto neutro para o inversor ANPC de três portas: uma abordagem vetorial

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2020
Autor(a) principal: Vilerá, Kaio Vinicius lattes
Orientador(a): Rech, Cassiano lattes
Banca de defesa: Batschauer, Alessandro Luiz, Carnielutti, Fernanda de Morais
Tipo de documento: Dissertação
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: Universidade Federal de Santa Maria
Centro de Tecnologia
Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica
Departamento: Engenharia Elétrica
País: Brasil
Palavras-chave em Português:
Eletrônica de potência
Estratégias de modulação
Inversor com porta CC bidirecional secundária
Sistema de armazenamento de energia
Palavras-chave em Inglês:
Power electronics
Modulation strategies
Inverter with secondary bidirectional DC port
Energy storage system
Área do conhecimento CNPq:
CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA
Link de acesso: http://repositorio.ufsm.br/handle/1/22571
Resumo: The ANPC topology with secondary bi-directional DC port (ANPC-3P) allows the connection of energy storage systems (ESS) directly to the topology on a secondary DC port, assigning an additional task to the inverter. In this work, the issues of low frequency ripple and the balance of the neutral-point voltage for the three-phase ANPC-3P inverter are investigated from the perspective of the space vector modulation considering the three nearest vectors approach. The theoretical analysis presents the procedures for calculating the average neutral point current, the limits for the controllability of the ESS currents, the impact of ESS integration for eliminating the low frequency ripple of the neutral-point potential and how this relates to parameters and operating conditions. Additionally, a space vector modulation is proposed that experimentally demonstrated its capacity of synthesizing the reference voltage at the output, controlling the ESS currents and balancing neutral-point voltage with reduced low frequency ripple. Experimental results are presented for several points and operation modes. To evaluate the effectiveness of the proposed space vector modulation in reducing the low frequency ripple of the neutral-point voltage, a carrier-based modulation with geometric approach is used for comparison.
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spelling 2021-10-25T12:40:39Z2021-10-25T12:40:39Z2020-10-08http://repositorio.ufsm.br/handle/1/22571The ANPC topology with secondary bi-directional DC port (ANPC-3P) allows the connection of energy storage systems (ESS) directly to the topology on a secondary DC port, assigning an additional task to the inverter. In this work, the issues of low frequency ripple and the balance of the neutral-point voltage for the three-phase ANPC-3P inverter are investigated from the perspective of the space vector modulation considering the three nearest vectors approach. The theoretical analysis presents the procedures for calculating the average neutral point current, the limits for the controllability of the ESS currents, the impact of ESS integration for eliminating the low frequency ripple of the neutral-point potential and how this relates to parameters and operating conditions. Additionally, a space vector modulation is proposed that experimentally demonstrated its capacity of synthesizing the reference voltage at the output, controlling the ESS currents and balancing neutral-point voltage with reduced low frequency ripple. Experimental results are presented for several points and operation modes. To evaluate the effectiveness of the proposed space vector modulation in reducing the low frequency ripple of the neutral-point voltage, a carrier-based modulation with geometric approach is used for comparison.A topologia ANPC com porta CC bidirecional secundária (ANPC-3P) permite a conexão de sistemas de armazenamento de energia (ESS) diretamente à topologia em uma porta CC secundária, atribuindo uma tarefa adicional ao inversor. Neste trabalho, as questões da ondulação de baixa frequência e do balanço da tensão do ponto neutro do inversor ANPC-3P trifásico são investigadas na perspectiva da modulação por espaço vetorial com abordagem dos três vetores mais próximos. A análise teórica apresenta detalhadamente as formas de se calcular a corrente média do ponto neutro, os limites para a controlabilidade das correntes dos ESSs, o impacto da integração de ESSs na capacidade da eliminação das ondulações de baixa frequência do ponto-neutro e como isso se relaciona com parâmetros e condições de operação. Adicionalmente, propõe-se uma modulação por espaço vetorial que demonstrou experimentalmente a capacidade de sintetizar a tensão de referência na saída, controlar as correntes dos ESSs e balancear a tensão do ponto neutro com reduzidas ondulações em baixa frequência. Resultados experimentais são apresentados para diversos pontos e modos de operação. A fim de se avaliar a efetividade da modulação por espaço vetorial proposta em reduzir a ondulação de baixa frequência da tensão do ponto neutro, utiliza-se uma modulação baseada em portadora com abordagem geométrica para comparações.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPESporUniversidade Federal de Santa MariaCentro de TecnologiaPrograma de Pós-Graduação em Engenharia ElétricaUFSMBrasilEngenharia ElétricaAttribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 Internationalhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/info:eu-repo/semantics/openAccessEletrônica de potênciaEstratégias de modulaçãoInversor com porta CC bidirecional secundáriaSistema de armazenamento de energiaPower electronicsModulation strategiesInverter with secondary bidirectional DC portEnergy storage systemCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICAAnálise da tensão do ponto neutro para o inversor ANPC de três portas: uma abordagem vetorialAnalysis of the neutral-point voltage for the three-ports ANPC inverter: a vectorial approachinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisRech, Cassianohttp://lattes.cnpq.br/9375639768929991Batschauer, Alessandro LuizCarnielutti, Fernanda de Moraishttp://lattes.cnpq.br/9363537942646908Vilerá, Kaio Vinicius30040000000760060060064098d57-ec9e-498c-823c-7d3c3559e353d3277f95-08ac-4e7b-9557-b497e353c5c6c78ae1e5-a534-4072-b7c9-578698ae8bf143479305-6a33-40fa-bfc8-e02c908db7e9reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações do UFSMinstname:Universidade Federal de Santa Maria (UFSM)instacron:UFSMORIGINALDIS_PPGEEE_VILERA_KAIO.pdfDIS_PPGEEE_VILERA_KAIO.pdfDissertação de Mestradoapplication/pdf36836787http://repositorio.ufsm.br/bitstream/1/22571/1/DIS_PPGEEE_VILERA_KAIO.pdf30f671e217e33f1d38e7c463f62f5936MD51CC-LICENSElicense_rdflicense_rdfapplication/rdf+xml; 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