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Title in Portuguese: Conversor boost para mitigação de afundamentos de tensão em acionamentos de velocidade variável
Title: Boost converter for mitigation of voltage sags in variable speed drives
Author: Melo, Nelber Ximenes
Advisor(s): Leão, Ruth Pastôra Saraiva
Keywords: Engenharia elétrica
Tensão elétrica - Afundamento
Acionamentos de velocidade variável
Conversores de corrente elétrica
Issue Date: 10-May-2007
Citation: MELO, N. X. Conversor boost para mitigação de afundamentos de tensão em acionamentos de velocidade variável. 146 f. 2007. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica)-Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2007.
Abstract in Portuguese: Este trabalho aborda os efeitos de afundamentos de tensão em Acionamentos de Velocidade Variável – AVVs para máquinas de corrente alternada, conversores estáticos de dois estágios (retificador-inversor) amplamente utilizados no controle de velocidade e tração. O estudo tem como objetivo analisar o comportamento dos AVVs diante de afundamentos de tensão simétricos e assimétricos e técnicas de aumento de suportabilidade para estes equipamentos, destacando-se o uso de conversores boost. São apresentados resultados de simulações computacionais e de ensaios laboratoriais de um conversor boost desenvolvido para aumentar a tolerância de AVV a afundamentos de tensão. Nos ensaios de laboratório foram levantadas as curvas de tolerância do AVV para afundamentos de tensão dos tipos A, B e E e comparadas aos limites estabelecidos pela curva SEMI F47 0706 do instituto EPRI. O AVV mostrou-se sensível aos afundamentos tipo A e E com imunidade de tensão remanescente de até 0,7pu na barra CC do AVV. Foram ainda feitos ensaios experimentais com o conversor boost conectado ao AVV sob condições de afundamentos de tensão severos dos tipos A e E. A análise do conjunto AVV-MIT sob os demais tipos de afundamentos de tensão (B, C, D, F e G) foi feita por simulação computacional usando um modelo previamente validado pela comparação com os resultados experimentais. Os afundamentos dos tipos A, E, F e G, que podem provocar o desligamento do AVV, foram também analisados por simulações computacionais com a conexão do conversor boost ao barramento CC do AVV. Para a avaliação do comportamento do AVV com e sem o conversor boost foram obtidas as curvas de tensão do barramento CC, tensão de saída do AVV, tensão de entrada do conversor boost, e de correntes de entrada do AVV, do conversor boost e de saída da fonte. Conforme os resultados de simulações e experimentais o conversor boost pode mitigar afundamentos do tipo A para até 0,5pu e todos os outros tipos de afundamentos até níveis de interrupção, isto é, 0pu. Comparados os resultados com as simulações de outras soluções abordadas no trabalho, o conversor boost se mostrou como a melhor alternativa do ponto de vista técnico.
Abstract: This work investigates the effects of voltage sags on Adjustable Speed Drives – ASDs of AC machines, static converters of two stages (rectifier-inverter) widely used on speed and torque control. The goal is to analyse the behavior of the ASDs under symmetrical and asymmetrical voltage sags and the approaches to improve the ASD low voltage ride-through capability with emphasis to the boost converter technique. Computational simulations and experimental results of a boost converter designed to operate when the ASD is under voltage sags are presented. The tolerance curves of the ASD were obtained in laboratory for voltage sags types A, B and E and compared to the SEMI F47 0706 curve of the EPRI institute. The ASD was shown sensitive for voltage sags types A and E with immunity for remaining voltages up to 0.7pu on the DC link. Experimental tests were performed to evaluate the response of the boost converter operation when the ASD is under severe voltage sag conditions of types A and E. The set ASD-induction motor was modelled for the simulation tests and the model validation was performed by comparison with experimental results. The analysis of the ASD and the three-phase induction motor under voltage sags B, C, D, F e G were carried out by computational simulations. The voltage sag types A, E, F and G which can turn off the ASD were also analyzed by computational simulation with the boost converter connected to ASD DC bus. The curves of DC link voltage, the ASD output voltage, the boost input voltage and the input currents of the ASD, the boost converter and the source were plotted for evaluation of the ASD behavior with and without the boost converter. The simulation and experimental results have shown that the boost converter can mitigate voltage sags type A up to 0.5pu and all other types of voltage sags up to 0pu. The boost converter has proved a suitable solution to improve the ASD voltage sag ride through capability.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/15584
metadata.dc.type: Dissertação
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