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Document type: Tese
Access type: Acesso Aberto
Title: Um novo retificador híbrido multipulsos sem a utilização de transformadores defasadores e/ou transformadores de interfase
Alternate title (s): A new hybrid multipulse rectifier without using phaseshifting transformers or inter-phase transformers
Author: Freitas, Luiz Carlos Gomes de
First Advisor: Coelho, Ernane Antônio Alves
First member of the Committee: Canesin, Carlos Alberto
Second member of the Committee: Seixas, Falcondes José Mendes de
Third member of the Committee: Vieira Junior, Joao Batista
Fourth member of the Committee: Oliveira, João Carlos de
Fifth member of the Committee: Farias, Valdeir José
Summary: Recentemente, no intuito de se melhorar a qualidade dos sistemas de distribuição de energia elétrica e atender às especificações impostas por normas internacionais, tem-se dedicado uma atenção especial ao desenvolvimento de melhores estruturas de conversores CA-CC ou simplesmente retificadores. Os retificadores trifásicos a diodo ou retificadores trifásicos não-controlados são as estruturas mais comuns e amplamente utilizadas na indústria e no meio rural, viabilizando um estágio CC intermediário para a conexão de outros circuitos eletrônicos. Entretanto, essas estruturas não atendem às restrições impostas por normas internacionais como por exemplo as IEC 61000-3-4 e a IEEE 519-1992. Nesse sentido, filtros passivos bastante caros e pesados, estruturas complexas de correção do fator de potência ou filtros ativos têm que ser instalados para mitigar a inerente distorção harmônica de corrente presente na rede CA de alimentação, devido a conexão desses equipamentos. Assim, nos últimos anos, têm-se observado um grande interesse por parte dos pesquisadores que atuam na área de eletrônica de potência em desenvolver novas estruturas de conversores CA-CC capazes de reduzir a distorção harmônica da corrente drenada da rede CA de distribuição e, consequentemente, garantir elevado fator de potência de entrada. Neste contexto, os retificadores de 12 pulsos e seus múltiplos têm se apresentado como sendo ótimas opções técnicas visto que os mesmos garantem um bom desempenho do conjunto retificador. Todavia, estes conversores necessitam de circuitos magnéticos tais como transformadores ou auto-transformadores defasadores, transformadores de interfase e/ou transformadores bloqueadores de harmônicos. Estes equipamentos são pesados, caros, o projeto não é simples e são feitos para uma aplicação bastante específica. Além disso, a eliminação dos transformadores de interfase é particularmente desejável quando existem componentes harmônicos de tensão pré-existentes na rede CA de alimentação. Isto se deve a fato de os harmônicos de tensão provocarem mudanças na tensão do barramento CC levando a maiores complicações no projeto dos transformadores de interfase. Alternativamente, esta tese de doutorado apresenta uma nova concepção de retificador multipulsos. Esta nova estrutura é resultado da associação em paralelo de conversores chaveados com cada braço de um retificador de seis pulsos não-controlado, assim, a forma de onda da corrente drenada da rede CA de alimentação assume a forma de onda desejada e imposta por uma estratégia de controle adequada. Portanto, o conversor CA-CC proposto foi denominado Retificador Híbrido Multipulsos (RHM). Em síntese, trata-se de um conceito bastante inovador no que se refere aos retificadores multipulsos. Esta nova estrutura é capaz de operar com elevado fator de potência de entrada e reduzida distorção harmônica de corrente CA de alimentação sem utilizar transformadores ou auto-transformadores defasadores, transformadores de interfase ou transformadores bloqueadores de harmônicos.
Abstract: Recently, in order to improve the distribution of electrical energy, and to provide agreement with the power quality standards, especial emphasis on power quality has demanded performance improvement of rectifier structures as a front end power processor. Three-phase diode-bridge rectifiers are very popular in several industrial and rural applications, where an intermediate DC link provides energy for other electronic circuits. However, such standard diode-bridge rectifiers do not meet harmonic current content restrictions, as imposed by several international standards such as IEC 61000-3-4 and IEEE 519-1992. Thus, expensive and bulky passive filters or complex power factor correction and active filter structures must be installed to compensate the inherent harmonic current distortion. Therefore, in the past few years, there has been a tremendous interest in achieving low harmonic current distortion in three-phase AC to DC converters, motivating researches of several front-end multipulse rectifiers. Several structures of multipulse rectifiers have been applied in three-phase applications for mitigation of the input current harmonic content. However, these converters need magnetic circuits such as inter-phase transformers, current balancing transformers or harmonic blocking transformers. They have complex design, are heavy, bulky, expensive and only made by special order. Besides, elimination of interphase transformers is particulary desirable when there are preexisting harmonic voltages in the three-phase power source, because those harmonic voltages cause changes in the DC output leading to further complication in the design of interphase transformers. Therefore, in this thesis, controlled rectifiers operating in parallel to standard threephase diode-bridge rectifier are proposed in contrast to expensive and complex schemes, as long as the overall converter behave as a current source controlled with a suitable strategy. The fundamental idea behind a front-end programmable rectifier is the imposition of a suitable input line current waveform in order to provide low THDI and high input power factor. In conclusion, this work proposes a new concept of multipulse hybrid rectifier for ultra clean power applications. This innovative programmable three-phase power factor correction hybrid multipulse power rectifier is capable to provide ultra clean power without the need of phase-shift transformers, inter-phase transformers, current balancing transformers or harmonic blocking transformers.
Keywords: Correção do fator de potência
Retificadores de 12 pulsos
Retificadores multipulsos
Retificadores híbridos
Power factor correction
12-pulse rectifiers
Multipulse rectifiers
Hybrid rectifiers
Eletrônica de potência
Retificador
Area (s) of CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA
Language: por
Country: BR
Publisher: Universidade Federal de Uberlândia
Institution Acronym: UFU
Department: Engenharias
Program: Programa de Pós-graduação em Engenharia Elétrica
Quote: FREITAS, Luiz Carlos Gomes de. A new hybrid multipulse rectifier without using phaseshifting transformers or inter-phase transformers. 2006. 208 f. Tese (Doutorado em Engenharias) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2006.
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/14304
Date of defense: 10-Mar-2006
Appears in Collections:TESE - Engenharia Elétrica

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