Conversores matriciais indiretos alimentados em corrente

Abstract

A modernização do setor de geração de eletricidade passa atualmente por uma mudança conceitual importante, a qual é a necessidade e possibilidade da incorporação de unidades de microgeração na matriz energética, tanto em âmbito nacional quanto mundial. Neste contexto, diversas destas fontes de energia utilizam uma interface entre os componentes mecânicos e a rede elétrica comercial, a qual é tipicamente implementada por geradores elétricos que, em muitos casos, operam com frequência elétrica variável para aumento da eficiência energética. Desta forma, ressalta-se a busca por soluções eficientes que sejam capazes de realizar o controle e a conversão do fluxo de potência entre os geradores elétricos, à velocidade variável, com a rede elétrica em corrente alternada (CA). Este trabalho propõe conversores estáticos autocomutados, empregados na conversão entre sistemas CA/CA, e que proporcionem a transformação simultânea de amplitude e frequência de tensão/corrente de sistemas polifásicos, também conhecidos por conversores matriciais, que visam atender a esta demanda de conversão entre dois sistemas trifásicos CA. A principal característica destas topologias é a redução no número de componentes passivos necessários para a implementação de suas funções básicas de conversão, o que é obtido através da incorporação das indutâncias do gerador no funcionamento do circuito de potência. Busca-se aqui a caracterização estática e dinâmica de tais conversores para que se possa verificar se sua operação é adequada para a função proposta. Aliado à estes conceitos, a proposição, análise e ponderação destes conversores estáticos empregará figuras de mérito predefinidas no intuito de justificar e auxiliar o projeto destes circuitos comutados em alta frequência.<br>

Abstract : The necessity and the possibility to include micro-generation units in the electricity generation power sources is one of the driving forces in the modernization of the electric power systems that is powering the electrical engineering research today. In this context, several energy sources require an interface between their mechanical parts and an electrical grid. Such interface is typically implemented through electric generators. Many types of modern generators employ variable electrical frequency to increase the conversion eciency. In electrical systems supplied from renewable energy in alternating current, which aims to energy conversion also for AC quantities. There is a clear urge for efficient solutions also in the electric conversion circuits in applications where the generator needs to be controlled and the power should flow into an alternating current (AC) electric power grid. This work proposes direct frequency converters, also known as matrix converters, which are capable to convert electricity between two three-phase AC systems. The main characteristic of this converter is the passive components count reduction in comparison to standard solutions. This is achieved with the use of the generator inductances to perform the power conversion functions of the converter. Among the main functions of theses topologies there is the ability to drain currents of the sinusoidal power supply, as well as injecting sinusoidal currents in the grid. Therefore, this thesis proposes the topologies of a three-phase matrix converter powered from energy sources with features of current source, while the output of this feature provides a voltage source. Thus, these current-fed ac-ac converters present peculiar function of step-up voltage operation mode. The static and dynamic characterizations of converters are some of the objectives of the work since this will verify its ability to perform the desired task. With these concepts, the analysis and the proposition of the power topologies will employ gures of merit in order to justify their applicability.