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http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/67650| Tipo: | TCC |
| Título: | Estudo em regime permanente de um inversor bifásico usando duas modulações SPWM |
| Autor(es): | Sampaio, Ramon de Souza |
| Orientador: | Bascopé, René Pastor Torrico |
| Palavras-chave: | Inversor bifásico;Modulação unipolar;Modulação bipolar;Sistemas autônomos de energia;Fontes de energia renováveis |
| Data do documento: | 2022 |
| Citação: | SAMPAIO, Ramon de Souza. Estudo em regime permanente de um inversor bifásico usando duas modulações SPWM. 2022. 156 f. Monografia (Graduação em Engenharia Elétrica) – Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2022. |
| Resumo: | Neste trabalho é apresentado um estudo sobre a topologia de um inversor bifásico, composto por dois inversores monofásicos meia ponte, também conhecido como "dual half-bridge inverter". O inversor possui duas saídas de 110V, defasadas em 180° elétricos, que ao combiná-las gera uma terceira saída em 220V. São dimensionados dois inversores utilizando a estratégia de modulação chamada de Sinusoidal Pulse Width Modulation (SPWM): o primeiro com modulação bipolar e o segundo com modulação unipolar. Para analisar as vantagens e desvantagens que cada modulação apresenta, foram realizadas duas simulações em regime permanente, por meio do software PSIM. Na primeira simulação, os inversores são alimentados com duas fontes constantes de 200 V e conectados a cargas lineares e não-lineares equilibradas. Na segunda simulação, os inversores foram conectados a cargas desequilibradas, aplicando um divisor capacitivo simétrico na entrada do circuito alimentado por uma fonte constante de 400 V. Os inversores desenvolvidos possuem como especificações potências de saída de 1500 VA, para a opção de alimentação de 110V, e 3000 VA para cargas alimentadas em 220V, almejando uma distorção harmônica menor que 5%. O compensador de tensão utilizado nos circuitos foi o Proporcional Integral Derivativo (PID), que apresenta dois zeros e dois pólos em sua função de transferência. Para o inversor com modulação bipolar, foram desenvolvidas duas malhas de tensão para o monitoramento independente de cada saída de tensão. No inversor com modulação unipolar, foi aplicado uma malha de tensão única para o monitoramento de ambas as saídas. Ao final do trabalho, verifica-se que a modulação SPWM bipolar causa mais distorções nas formas de ondas de tensão quando aplicados a cargas equilibradas, porém apresenta melhores resultados quando aplicado a cargas desequilibradas. Conclui-se também que para opção de conexão da carga nas duas saídas do inversor, a modulação unipolar possui resultados melhores. Além disso, observou-se que, para o índice de modulação aplicado, o filtro LC para modulação bipolar é mais volumoso que o filtro LC para modulação unipolar. A motivação para este trabalho está na atuação dos inversores em sistemas autônomos de energia, pois a utilização de fontes renováveis vem crescendo no Brasil, principalmente as fontes de energia eólica e fotovoltaica. |
| Abstract: | The aim of this paper is to present the study of the topology of a biphasic inverter, based on two monophasic half-bridge inverters. The inverter has two 110 V outputs, lagged in 180º electrical degrees when combined generating a third 220 V output. Two inverters are dimensioned using the modulation strategy called Sinusoidal Pulse Width Modulation (SPWM): the first with bipolar modulation and the second with unipolar modulation. To analyze the advantages and disadvantages that each modulation presents, two simulations were made in a steady-state through PSIM software. In the first simulation, the inverters are powered with two constant 200 V sources and connected to balance linear loads and non-linear loads. In the second simulation, the inverters were connected to unbalanced loads, applying a symmetrical capacitive divider at the input of a circuit powered by a constant source of 400 V. The developed inverters have output power specifications of 1500 VA, for the 110V power supply option, and 3000 VA for loads powered at 220V, aiming for a harmonic distortion lower than 5%. The voltage compensator used in the circuits was the Proportional Integral Derivative (PID), which has two zeros and two poles in its transfer function. To the inverter with bipolar modulation, two voltage loops were developed for independent monitoring of each voltage output. In the inverter with unipolar modulation, a single voltage loop was applied to monitor both outputs. In the end, it is verified that the bipolar SPWM modulation causes more distortions in the voltage waveforms when applied to balanced loads, however, it presents better results when applied to unbalanced loads. It is also concluded that with the load connecting option to the two inverter outputs, unipolar modulation has better results. Furthermore, it was observed that to the modulation index applied, the LC filter for bipolar modulation is larger than the LC filter for unipolar modulation. The motivation for this paper is in the performance of the inverters in stand-alone power systems, because the use of renewable sources has been growing in Brazil, especially wind and photovoltaic energy sources. |
| URI: | http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/67650 |
| Aparece nas coleções: | ENGENHARIA ELÉTRICA - Monografias |
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