Simulação Em Tempo Real De Algoritmos De Equalização Das Tensões Cc De Um Conversor Multinível Modular

Abstract

Resumo -Este artigo apresenta um estudo comparativo de estratégias usadas para ordenar e selecionar os submódulos de um conversor multinível modular em função das tensões CC dos seus capacitores.Estes conversores foram propostos para aplicações em alta tensão devido a possibilidade da expansão do número de módulos permitindo obter tensões elevadas em seus terminais de saída. Além da modularidade, a síntese de tensões com múltiplos níveis permite que eles sejam conectados a rede sem estruturas magnéticas complexas ou filtros harmônicos de ordem elevada. Resultados de simulação em tempo real são apresentados para validar as estratégias de equalização investigadas e demonstrar o desempenho dos algoritmos implementados no processador digital de sinais. Finalmente, resultados experimentais obtidos com um protótipo em pequena escala, com três submódulos por polo, são apresentados para validar os resultados da simulação em tempo real. Palavras-chave -Algoritmo de Ordenação, Balanceamento das Tensões dos Capacitores, Conversor Multinível Modular, Simulação em Tempo Real.Abstract -This paper presents a comparative study of different strategies used to sort and select the submodules of a modular multilevel converter according to their capacitor DC voltages. These converters have been initially proposed for high voltage applications due to the possibility to expand the number of modules allowing high-voltage levels at the converter output terminals. Besides the modularity, the synthesis of multilevel voltages allow them to be connected to the mains without complex magnetic structures or high-order harmonic filters. Real time simulation results are used to validate the control strategies investigated and to demonstrate the performance of the algorithms implemented on a digital signal processor. Finally, experimental results obtained with a small-scale prototype with three submodules per branch are presented to validate the real time simulation results. Artigo submetido em 04/01/2017. Primeira revisão em 23/03/2017. Aceito para publicação em 13/06/2017 por recomendação do Editor Marcelo Cabral Cavalcanti. I. INTRODUÇÃO Conversores multiníveis modulares (do inglês, Modular Multilevel Converters) (MMC) foram originalmente propostos para aplicações em redes elétricas com tensões elevadas sem o uso de estruturas magnéticas complexas ou filtros harmônicos de ordem elevada [1]. Contudo, para garantir o correto funcionamento do MMC, as tensões CC dos diversos submódulos (SM) devem ser reguladas para evitar que distorções e desequilíbrios apareçam nas tensões e correntes sintetizadas nos terminais de saída. Em [2] foram usados os estados redundantes da estratégia de modulação vetorial (do inglês, Space Vector Modulation) (SVM) para controlar as tensões CC dos SM do MMC. Já em [3] é utilizada uma modulação com portadoras defasadas para controlar as tensões de cada SM sem a medição das correntes dos polos do MMC. Em [4], Hagiwara e Akagi utilizaram controladores individuais para regular as tensões dos SM. Outros trabalhos propõem o uso...

Enhancing the Performance of Pre-Charging Strategy of a Modular Multilevel Static Synchronous Compensator

“…During this period the dc bus voltage increases linearly from 33.9 kV (= √ 2 × 24 kV), the peak value of the ac line voltage, to V dc = 50 kV, the reference value for the dc bus voltage controller. As the STATCOM has m = 14 SM per MMC arm and the PWM multicarrier technique generates ac voltages with (2m + 1) = 29 levels (Ghetti et al 2017), Fig. 16 Waveforms during the final charge of the dc capacitors and the beginning of the grid voltage imbalance compensation: a dc bus voltage, filtered dc bus voltage and reference signal, b three-phase compensation currents and c rms value of the three-phase voltages at the PCC the number of active submodules will vary between (m − 1), m and (m + 1) for each leg of the MMC.…”

Estudo da implementação de geradores de reativos utilizando conversores modulares multinível em cascata.

“…É fato que, caso as especificações de projeto permitam um certo erro de regime, a malha pode operar com um controlador Proporcional (Ct=P). No entanto, o roteiro a seguir, inspirado em [40], realizará o projeto de um controlador Proporcional-Integral (Ct=PI) que permite eliminar o erro de regime já que a malha trabalha com a regulação 35 Considera-se também que a Malha de Corrente e o conversor são blocos ideais.…”