Tese
Um novo retificador híbrido multipulsos sem a utilização de transformadores defasadores e/ou transformadores de interfase
A new hybrid multipulse rectifier without using phaseshifting transformers or inter-phase transformers
Registro en:
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.
Autor
Freitas, Luiz Carlos Gomes de
Institución
Resumen
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. Doutor em Ciências 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.
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