Uma contribuição ao estudo e projeto de um inversor trifasico de tensão a tres niveis

Orientador: Ernesto Ruppert FilhoDissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia e de ComputaçãoResumo: : O objetivo deste trabalho é o de estudar, através de simulações, o comportamento em regime permanente de um sistema constituído por um motor de indução trifásico acionando uma carga mecânica, alimentado por um inversor trifásico de tensão a três níveis. Estabeleceu-se modelos matemáticos dinâmicos para o motor e para o inversor e utilizou-se para as simulações os ambientes computacionais Matlab e Pspice de acordo com o tipo de estudo realizado. Para a operação do inversor a três níveis considerou-se as técnicas de modulação em largura de pulso por eliminação seletiva de harmônios e por modulação vetorial que são as técnicas que estão, hoje, em maior evidência na literatura. Mostra-se no trabalho comparações do desempenho do inversor a três níveis com o desempenho do inversor a dois níveis chateados por modulação em largura de pulso senoidal, eliminação seletiva de harmônicos e modulação vetorial. Os inversores a três níveis apresentam baixo conteúdo harmônico em tensão e corrente de saída com baixa freqüência de chaveamento enquanto os de 2 níveis exigem freqüências maiores de chaveamento para a obtenção do mesmo conteúdo do harmônicos resultando em diminuição da vida das chaves e em redução da eficiência. Os inversores a três níveis, pelo fato de terem suas chaves, quando desligadas, submetidas a tensões menores são sujeitos a menos ?stress? de tensão ou passíveis de operar em potências maiores. Neste trabalho também apresenta-se uma técnica de projeto baseada em resultados de simulaçãoAbstract: The main goal of this thesis is to simulate the steady-state performance of a three-level, three-phase, voltage-controlled inverter driving a three-phase induction motor. Dynamic mathematical models for the motor and the inverter were done and the Matlab and Pspice computational ambients were used according to the type of the study to be performed. To study the operation of the three-level inverter it was considered the following PWM techniques: a) Selective harmonic elimination (SHE), b) Vector modulation. Both techniques are today in great evidence in the concemed literature. It is shown performance comparisons with the two-level inverter switched by sinusoidal PWM, selective harmonic elimination and vector modulation. The three-level inverter presents a small output voltage and current harmonics contents even with small switching frequency while the two-level inverter needs higher swiching frequencies to get the same harmonic contents. This results in the switch life and efficiency deceasing. If the three-level inverter switch is off it is submitted to half voltage, when compared with the two-level inverters, so they are less stressed than the two-level ones and they are able also to operate in higher rates. It is also presented a tree-level inverter design technique based on simulation resultsMestradoMestre em Engenharia Elétric