Conversor CC-CA empregando rede de impedância do tipo Quasi-Fonte-Y

Abstract

As topologias de conversores baseadas em redes de impedância apresentam soluções para algumas das limitações associadas com os inversores tradicionais, e criam possibilidades para aplicações em que custo, confiabilidade e eficiência energética são fatores críticos. Nesse sentido, esse trabalho apresenta uma metodologia de análise, projeto e controle de uma topologia particular de redes de impedância, denominada Quasi-Fonte-Y. Em especial, o trabalho apresenta uma análise detalhada do conversor, a partir de um estudo sobre suas etapas de funcionamento, comparação de métodos de comutação SPWM, modelo de pequenos sinais e avaliações de comportamento dinâmico no domínio do tempo e da frequência, visando a caracterização de aspectos relevantes para um projeto de controle. São apresentadas e comprovadas, por meio de simulações computacionais: a) uma proposta de projeto para o conversor Quasi-Fonte Y; b) uma proposta inédita de controle FCS-MPC (Finite Control Set - Model Predictive Control), que dispensa o projeto de fatores peso e modelos de pequenos sinais, com desempenho robusto e aplicável para controles modo tensão ou corrente.

Converter topologies based on impedance source networks provide solutions to some of the limitations associated with traditional inverters, and create possibilities for applications where cost, reliability and energy efficiency are critical factors. In this sense, this work presents a methodology for analysis, design and control of a particular topology of impedance network, called Quasi-Y-Source. In particular, the work presents a detailed analysis of the converter, based on a study on its operating stages, comparison of SPWM modulation methods, small signal model and dynamic behavior assessments in the time and frequency domain, aiming to characterize relevant aspects for a control project. The following topics are presented and verified, through computer simulations: a) a design case for the Quasi-Y-Source converter; b) a new proposal for FCS-MPC control (Finite Control Set - Model Predictive Control), which dispenses the design of weight factors and small signal models, with robust performance and applicable for voltage or current mode controls.