Estudo da aplicação de transformadores intercelulares em inversores de tensão

Exportado OPUSMade available in DSpace on 2019-08-10T22:30:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tesefinal.pdf: 11061465 bytes, checksum: 42dcd1bc060181caf4713df811c5fb65 (MD5) Previous issue date: 7O inversor entrelaçado é uma classe de paralelismo que além de permitir a construção de inversores de alta potência a partir de componentes originalmente projetados para potências muito menores, permite diminuir a distorção harmônica da tensão de saída e melhorar a dinâmica do sistema. Além disso, quando a conexão em paralelo é feita mediante indutores acoplados magneticamente (ou mediante transformadores), é possível obter um ganho em termos de redução de volume. Adicionalmente, o acoplamento dos inversores usando componentes magnéticos feitos com núcleos de alta permeabilidade melhora a distribuição das correntes nos módulos em paralelo de forma natural. Contudo, devido às diferenças que podem existir entre os módulos em paralelo, uma distribuição totalmente balanceada não pode ser garantida e pode circular uma componente c.a. de baixa freqüência entre os inversores em paralelo, o que poderia levar o inversor a um funcionamento indesejado (sobre aquecimento de alguns componentes e/ou saturação do núcleo dos componentes magnéticos). Por outro lado, o uso do acoplamento entre os inversores em paralelo traz algumas dificuldades, como o fato de que o projeto dos componentes magnéticos e o controle das correntes do conversor são normalmente difíceis. Desta maneira, neste trabalho são estudados estes dois problemas para criar ferramentas que permitam usar inversores entrelaçados com acoplamento magnético em aplicações de alta potência. Assim, na primeira parte do trabalho é mostrado como podem ser projetados os componentes magnéticos necessários para o acoplamento dos inversores, enquanto que na segunda parte do trabalho é mostrado como modelar e controlar o inversor mediante duas técnicas diferentes. Além disso, os procedimentos teóricos mostrados no trabalho são testados mediante a implementação de um inversor entrelaçado de 4 braços com uma tensão de saída de 127V/60Hz. Como contribuição ao estado da arte dos inversores entrelaçados com acoplamento magnético, o trabalho apresenta desenvolvimentos analíticos e procedimentos que permitem um melhor entendimento do comportamento do inversor. Além disso, as estratégias apresentadas neste trabalho para a modelagem e controle do inversor representam uma contribuição inicial ao estudo dos inversores entrelaçados neste aspecto, pois na literatura não foram encontrados estudos que abordem o problema de modelagem e controle deste tipo de inversores.Interleaved inverters are a paralleling strategy that allows the construction of high power inverters by using components with lower power rating; it also reduces the harmonic distortion of the output voltage and improves the dynamic behavior of the inverter. Additionally, when the parallel connections are made by means of magnetically coupled inductors (or by using transformers), it is possible to obtain a gain in terms of volume reduction. Furthermore, when the parallel connection of the inverters is made by means of magnetic components built with high permeability cores, current distribution in the inverter is naturally improved. However, due to the differences that may exist among paralleled modules, a well balanced distribution can not be ensured and also a low frequency AC component may circulate through the paralleled inverters; this could lead the inverter to an undesirable behavior (overheating of some components and/or the saturation of the ferromagnetic core). In the other hand, some difficulties may arise by coupling the paralleled inverters, such as the fact that the design of the magnetic components and the control of the inverters currents are normally difficult. In this way, in order to obtain strategies and procedures that allow the application of interleaved inverters with magnetically coupled legs in high power applications, both issues are studied in this work. The first part of this work shows a strategy to design the magnetic components used for the parallel connections. In the second part, a modeling strategy and two different control techniques are presented. Furthermore, the theoretic procedures shown in this work are verified by means of the implementation of a four-leg interleaved inverter with an output voltage of 127V/60Hz. As a contribution to the current state of the art of the interleaved inverters with magnetic coupling, this work presents some analytical procedures that allow a better understanding of the inverter behavior. Furthermore, due the lack of information currently available that is focused in the control design problem for these inverters, the modeling and control strategy developed here represent an initial contribution to the study of the interleaved inverters