Publicação: Projeto e desenvolvimento de um retificador híbrido monofásico bidirecional no contexto de microrredes em corrente contínua
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CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA::SISTEMAS ELETRICOS DE POTENCIA
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Orientador
Coorientador
Lima, Gustavo Brito de
Resumo
Este trabalho apresenta a análise e o desenvolvimento experimental de uma estrutura
topológica de Retificador Híbrido Monofásico Bidirecional (RHMB) com elevado fator de
potência (FP) e reduzida Distorção Total de Corrente (DTI) para aplicação em microrredes de
Corrente Contínua (CC). A estrutura proposta oferece as características operacionais de
retificador ou de inversor de acordo com a demanda do sistema, drenando uma corrente em
conformidade com a norma de qualidade de energia IEC 61000-3-2 durante a retificação e
injetando uma corrente em conformidade com a norma IEEE 1547 durante a injeção.
Para analisar o comportamento da topologia, implementou-se um modelo
computacional na plataforma PSIM® através do qual foi possível verificar a eficiência da
estratégia de controle para imposição de corrente senoidal baseada no cálculo da DTI em tempo
real durante as condições normais de operação (operação como retificador) e ainda o
fornecimento de um barramento CC constante e injeção de potência ativa na rede durante a
condição de excedente de energia (operação como inversor).
Por fim, com o intuito de corroborar com a teoria proposta, desenvolveu-se um protótipo
para potência nominal de 1kW com estratégia de controle digital implementada a partir de um
DSP (Digital Signal Processor). Foram realizados ensaios individuais em cada uma das etapas
de operação além de ensaios apresentando a transição entre os dois modos de forma a
comprovar suas características de estrutura híbrida e bidirecional.
Abstract
This work presents the analysis and the experimental development of a topological
structure of a Bidirectional Single-Phase Hybrid Rectifier (BSHR) with High a Power Factor
(PF) and reduced Total Harmonic Distortion (THD) for applications in DC Microgrids. The
proposed structure offers the rectifier or inverter operating characteristics according to system
demand by draining a current in accordance with the IEC 61000-3-2 power quality standard
during a rectification and injecting a current in accordance with the IEEE 1547 standard during
the injection.
In order to analyze the behavior of the proposed topology, a computational model was
implemented in the PSIM® platform through which it was possible to verify the efficiency of
the control strategy for sinusoidal current imposition based on real-time THD calculation
during normal operating conditions (working as a rectifier) and also the supply of a constant
DC bus and active power injection in the grid during the surplus energy condition (power
inverter operation).
Finally, in order to corroborate with the proposed theory, a prototype was developed
for nominal power of 1kW with digital control strategy implemented from a DSP (Digital
Signal Processor). Individual tests were carried out in each of the stages of operation besides
tests presenting the transition between the two modes in order to prove its characteristics of
hybrid and bidirectional structure.
Palavras-chave
Estruturas híbridas, Bidirecionalidade do fluxo de potência, Fontes renováveis de energia, Distorção harmônica de corrente, DSP, Hybrid structures, Power flow bidirectionality, Renewable energy sources, Current harmonic distortion, Energia - Fontes renováveis, Engenharia elétrica, Retificadores (Eletrônica), Distorção elétrica
Citação
RIBEIRO, Bárbara Maria Andrade. Projeto e Desenvolvimento de um Retificador Híbrido Monofásico Bidirecional no Contexto de Microrredes em Corrente Contínua - Uberlândia. 2018. 102 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2018. DOI http://dx.doi.org/10.14393/ufu.di.2018.1136.