Retificadores multipulsos com fator de potência unitário, sem pontes de diodos, usando conversores CC-CC semi-controlados

• Processo: 15/15872-9
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Regular
• Data de Início da vigência: 01 de fevereiro de 2016
• Data de Término da vigência: 31 de julho de 2018
• Área do conhecimento: Engenharias - Engenharia Elétrica - Sistemas Elétricos de Potência
• Pesquisador responsável: Falcondes José Mendes de Seixas
• Beneficiário: Falcondes José Mendes de Seixas
• Instituição Sede: Faculdade de Engenharia (FEIS). Universidade Estadual Paulista (UNESP). Campus de Ilha Solteira. Ilha Solteira , SP, Brasil
• Pesquisadores associados: Angelo César de Lourenço ; Claudiner Mendes de Seixas ; João Carlos Pelicer Junior ; Luciano de Souza da Costa e Silva ; SAULO CRNKOWISE GARCIA
• Assunto(s): Eletrônica de potência
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Conversor Boost | conversores cc-cc | Conversores Multipulso | Distorção Harmônica | Fator de Potência | Retificador trifásico | Eletrônica de Potência

Resumo

Serão analisadas diversas topologias trifásicas ativas, passivas e híbridas de conversores CA-CC, com vistas à redução do conteúdo harmônico de corrente na rede de alimentação. Inicialmente serão estudados os conversores multipulsos isolados, baseados nas conexões Y, Delta, Ziguezague e Polígono e também aqueles não-isolados, baseados em conexões diferenciais de transformadores (autotransformadores). Ambos os tipos de conversores, pela própria topologia, já garantem a redução do conteúdo harmônico de corrente na rede, promovendo assim o aumento do fator de potência na rede e baixa ondulação de tensão na carga.Uma maior ênfase será dada à utilização de conversores CC-CC de alta frequência operando juntamente com retificadores multipulsos, de modo a produzir correntes com baixa distorção harmônica na rede, regulação de tensão na saída do conversor, simplicidade nos circuitos de controle e comando dos interruptores e, dependendo da topologia analisada, isolamento em baixa ou alta frequência.A idéia inicial é analisar topologias CC-CC baseadas em arranjos clássicos do tipo Boost, que apresentam características importantes de fonte de corrente de entrada, além do desenvolvimento bem consolidado. Numa segunda etapa, esforços serão canalizados para incorporar os interruptores passivos (diodos) e ativos (IGBTs) dos conversores Boosts às pontes de diodos. Esta técnica é conhecida da literatura como Bridgeless, ou seja, não há um estágio apenas de retificação com ponte pura de diodos, seguido de um estágio CC-CC. A grande vantagem da técnica é a redução das perdas em condução e melhor distribuição das correntes nos semicondutores.No caso da ponte trifásica a diodos, a técnica Bridgeless está começando a aparecer na recente literatura técnica e denominada geralmente como ponte semi-controlada (Half-controlled). No entanto, nada se tem falado ainda sobre a utilização do sistema Bridgeless ou Half-controlled em sistemas trifásicos multipulsos.Este projeto busca, a partir deste desenvolvimento, explorar esta linha inédita de conversores que podem resultar em inúmeras topologias novas combinadas entre as variadas conexões de transformadores e autotransformadores (já amplamente dominada por este grupo de pesquisa) e as várias estruturas de conversores CC-CC que suportem a técnica de serem incorporados às pontes de diodos (Bridgeless ou Half-controlled).Estudos preliminares mostraram resultados surpreendentes em que, se cada um dos retificadores operarem no modo Descontínuo ou Crítico de condução de corrente, haverá uma espécie de entrelaçamento (interleaving) das correntes, garantindo assim um modo de condução Contínuo das correntes na rede e nos enrolamentos do transformador. Além das vantagens do entrelaçamento, este modo de operação como seguidor de tensão dispensa o uso de sensores de corrente e de malhas de controle de corrente que são as principais dificuldades dos sistemas de correção ativa de fator de potência. Outra grande vantagem percebida nos testes preliminares é a simplicidade do circuito de comando dos IGBTs, sem necessidade de qualquer sincronismo ou defasagem com as fases dos sistemas trifásicos. O comando é enviado durante todo o tempo para todos os IGBTs, respeitando apenas a razão cíclica.Todo o estudo teórico, a análise matemática e os resultados comparativos serão acompanhados por simulação digital e por programas matemáticos específicos, com resultados numéricos e gráficos. Como aplicação, pretende-se buscar topologias simples, robustas e com possibilidade de regulação da tensão de saída, além do baixo conteúdo harmônico de corrente na rede de alimentação. Em muitos casos, estas soluções são utilizadas para equipar ou substituir retificadores trifásicos existentes (retrofit), principalmente em sistemas de acionamento com velocidade variável (ASD - Adjustable Speed Drives), outra grande área promissora é em sistemas de retificação em aeronaves, denominados de MEA (More Electric Aircraft). (AU)