Multilevel shunt active filter based on voltage detection

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2020
Autor(a) principal: Silva, Guilherme Schowantz
Orientador(a): Martins, Denizar Cruz
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Dissertação
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: eng
Instituição de defesa: Não Informado pela instituição
Programa de Pós-Graduação: Não Informado pela instituição
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Link de acesso: https://repositorio.ufsc.br/handle/123456789/219458
Resumo: Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2020.
id UFSC_4fd09fc21d985b4da6864eb64e5b908b
oai_identifier_str oai:repositorio.ufsc.br:123456789/219458
network_acronym_str UFSC
network_name_str Repositório Institucional da UFSC
repository_id_str
spelling Universidade Federal de Santa CatarinaSilva, Guilherme SchowantzMartins, Denizar CruzCoelho, Roberto Francisco2021-01-14T18:10:28Z2021-01-14T18:10:28Z2020370506https://repositorio.ufsc.br/handle/123456789/219458Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2020.Esta dissertação apresenta a modelagem, o projeto, a análise de estabilidade e o ajuste de controladores de um conversor multinível de ponte-H em cascata (CHB), operando como um filtro ativo em derivação (shunt), utilizando o método de detecção por tensão no ponto de conexão. O objetivo deste filtro é reduzir a taxa de distorção harmônica de tensão em alguns locais de um sistema de distribuição de energia de média tensão (13,8kV). Diferente do filtro ativo baseado em detecção por corrente, onde o mesmo é comumente instalado pelos consumidores perto de cargas não-lineares com o objetivo de reduzir a distorção harmônica da corrente injetada na rede, o filtro ativo baseado em detecção por tensão é uma alternativa a ser utilizada pelas distribuidoras de energia para melhorar a qualidade da tensão entregue aos consumidores. Inicialmente é apresentada uma revisão teórica contendo as ferramentas e conceitos principais para o entendimento, escolha e projeto do conversor. Posteriormente é escolhido um conversor de topologia modular, seu modelo médio passa pelo processo de linearização e, para um valor genérico de número de níveis, é modelado no referencial estático alfa-beta através do método de espaço de estados. O modelo inclui os controladores ressonantes, método de detecção das harmônicas, atraso por amostragem e o filtro passa-baixa do circuito de medição. O modelo do atraso por amostragem foi desenvolvido durante a dissertação e utiliza uma aproximação linear de segunda ordem. Logo em seguida são debatidas algumas das não-linearidades do conversor, as quais não foram incluídas no modelo linearizado, tais como o controle e balanceamento de tensão no barramento CC de cada célula ponte-H, as perdas térmicas nos interruptores e o tempo-morto. O método de balanceamento de tensão entre as fases do conversor foi desenvolvido durante a dissertação, utilizando a transformada alfa-beta nos valores médios de tensão do barramento CC de cada fase. Findada a análise teórica, realiza-se o projeto de um conversor de 21 níveis para conexão a um sistema de distribuição de 13,8kV, utilizando interruptores de baixa-tensão (1,7kV). O ajuste dos controladores é realizado através da análise de estabilidade baseada no critério de passividade, o qual afirma que o conversor, apresentando comportamento passivo, seja estável para qualquer valor de impedância da rede e estável para o paralelismo com outros conversores. Por fim, são apresentados os resultados de simulações não-lineares no domínio do tempo, com o objetivo de validar o estudo proposto.Abstract: This thesis presents the modeling, design, stability analysis and adjustment of controllers of a cascaded H-bridge multilevel converter (CHB), operating as a shunt active filter, using the voltage detection method at the point of installation. The purpose of this filter is to reduce the total harmonic distortion of voltage in some locations of a medium voltage power distribution system (13.8kV). Unlike the active filter based on current detection, where it is commonly installed by consumers close to non-linear loads in order to reduce the harmonic distortion of the current injected into the grid, the active filter based on voltage detection is an alternative to be used by power distribution companies to improve the quality of the voltage delivered to consumers. Initially, a theoretical review is presented containing the main tools and concepts for the understanding, choice and design of the converter. Subsequently, a converter with modular topology is chosen, its average model goes through the linearization process and, for a generic number of levels, is modeled in the alpha-beta static reference frame using the state-space method. The model includes the resonant controllers, harmonic detection method, sampling delay and the low-pass filter of the measurement circuit. The sampling delay model was developed during the thesis and uses a second order linear approximation. Soon after, some of the non-linearities of the converter are discussed, which were not included in the linearized model, such as the control and balancing of voltage on the DC-Link of each H-bridge cell, the thermal losses in the switches and the dead-time. The method of voltage balancing between the phases of the converter was developed during the thesis, using the alpha-beta transformation in the average values of the DC-Link voltages in each phase. After the theoretical analysis, the design of a 21-level converter for connection to a 13.8kV distribution system, using low-voltage switches (1.7kV), is carried out. The adjustment of the controllers is achieved using the stability analysis based on the passivity criterion, which states that the converter, showing passive behavior, is stable for any value of grid impedance and stable for parallelism with other converters. Finally, the results of non-linear simulations in the time-domain are presented, in order to validate the proposed study.198 p.| il., gráfs.engEngenharia elétricaConversores de corrente elétricaEnergia elétricaFiltros elétricos ativosMultilevel shunt active filter based on voltage detectioninfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisreponame:Repositório Institucional da UFSCinstname:Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)instacron:UFSCinfo:eu-repo/semantics/openAccessORIGINALPEEL1962-D.pdfPEEL1962-D.pdfapplication/pdf8343427https://repositorio.ufsc.br/bitstream/123456789/219458/-1/PEEL1962-D.pdf2000197bc7adfd14406876c5ead17fc4MD5-1123456789/2194582021-01-14 15:10:28.383oai:repositorio.ufsc.br:123456789/219458Repositório InstitucionalPUBhttp://150.162.242.35/oai/requestsandra.sobrera@ufsc.bropendoar:23732021-01-14T18:10:28Repositório Institucional da UFSC - Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)false
dc.title.none.fl_str_mv Multilevel shunt active filter based on voltage detection
title Multilevel shunt active filter based on voltage detection
spellingShingle Multilevel shunt active filter based on voltage detection
Silva, Guilherme Schowantz
Engenharia elétrica
Conversores de corrente elétrica
Energia elétrica
Filtros elétricos ativos
title_short Multilevel shunt active filter based on voltage detection
title_full Multilevel shunt active filter based on voltage detection
title_fullStr Multilevel shunt active filter based on voltage detection
title_full_unstemmed Multilevel shunt active filter based on voltage detection
title_sort Multilevel shunt active filter based on voltage detection
author Silva, Guilherme Schowantz
author_facet Silva, Guilherme Schowantz
author_role author
dc.contributor.none.fl_str_mv Universidade Federal de Santa Catarina
dc.contributor.author.fl_str_mv Silva, Guilherme Schowantz
dc.contributor.advisor1.fl_str_mv Martins, Denizar Cruz
dc.contributor.advisor-co1.fl_str_mv Coelho, Roberto Francisco
contributor_str_mv Martins, Denizar Cruz
Coelho, Roberto Francisco
dc.subject.classification.none.fl_str_mv Engenharia elétrica
Conversores de corrente elétrica
Energia elétrica
Filtros elétricos ativos
topic Engenharia elétrica
Conversores de corrente elétrica
Energia elétrica
Filtros elétricos ativos
description Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2020.
publishDate 2020
dc.date.issued.fl_str_mv 2020
dc.date.accessioned.fl_str_mv 2021-01-14T18:10:28Z
dc.date.available.fl_str_mv 2021-01-14T18:10:28Z
dc.type.status.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.type.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/masterThesis
format masterThesis
status_str publishedVersion
dc.identifier.uri.fl_str_mv https://repositorio.ufsc.br/handle/123456789/219458
dc.identifier.other.none.fl_str_mv 370506
identifier_str_mv 370506
url https://repositorio.ufsc.br/handle/123456789/219458
dc.language.iso.fl_str_mv eng
language eng
dc.rights.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/openAccess
eu_rights_str_mv openAccess
dc.format.none.fl_str_mv 198 p.| il., gráfs.
dc.source.none.fl_str_mv reponame:Repositório Institucional da UFSC
instname:Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)
instacron:UFSC
instname_str Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)
instacron_str UFSC
institution UFSC
reponame_str Repositório Institucional da UFSC
collection Repositório Institucional da UFSC
bitstream.url.fl_str_mv https://repositorio.ufsc.br/bitstream/123456789/219458/-1/PEEL1962-D.pdf
bitstream.checksum.fl_str_mv 2000197bc7adfd14406876c5ead17fc4
bitstream.checksumAlgorithm.fl_str_mv MD5
repository.name.fl_str_mv Repositório Institucional da UFSC - Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)
repository.mail.fl_str_mv sandra.sobrera@ufsc.br
_version_ 1851759047719518208

Registros relacionados