Modulação SHE com algoritmo genético aplicada ao conversor multinível MLC2 modular de sete níveis.

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Tipo do documento:	Dissertação
Título:	Modulação SHE com algoritmo genético aplicada ao conversor multinível MLC2 modular de sete níveis. Modulação SHE com algoritmo genético aplicada ao conversor multinível MLC2 modular de sete níveis.
Título(s) alternativo(s):	SHE modulation with genetic algorithm applied to multilevel converter MLC2 modular seven levels. SHE modulation with genetic algorithm applied to multilevel converter MLC2 modular seven levels.
Autor:	Almeida Junior, Jones Arraes de
Primeiro orientador:	Bellar, Maria Dias
Primeiro coorientador:	Monteiro, Luís Fernando Corrêa
Primeiro membro da banca:	Amaral, José Franco Machado do
Segundo membro da banca:	Dias, Robson Francisco da Silva
Resumo:	Nesta dissertação, uma técnica de modulação empregando SHE PWM (Selective Harmonic Elimination Pulse Width Modulation) com Algoritmo Genético (AG) é desenvol-vida com a finalidade de sintetizar formas de onda de sete níveis nas tensões de fase do con-versor CC CA multinível com grampeamento multinível (Multilevel Clamped Multilevel Converter MLC2). A topologia proposta deriva do MLC2 modular de cinco níveis (MLC2 5L) que, por sua vez, estrutura-se na clássica tecnologia por grampeamento por diodo do ponto de neutro em três níveis (NPC 3L). O conversor resultante de sete níveis, aqui denominado de MLC2 7L modular, permite a redução da quantidade de componentes (chaves semicondutoras de potência, diodos e capacitores) em comparação com a clássica estrutura de sete níveis por grampeamento por diodo do ponto neutro (DCMC 7L). A técnica SHE PWM proporciona a operação do conversor em baixa frequência de chaveamento, enquanto que o AG, a partir da análise de funções de avaliação específicas, determina os ângulos de chaveamento utilizados na modulação a fim de suprimir componentes harmônicas individuais de baixa ordem (5ª, 7ª, 11ª e 13ª), reduzir a distorção harmônica total (DHT%), controlar a amplitude e a frequência da componente fundamental da tensão de fase do conversor e cumprir as especificações contidas nos Procedimentos de Distribuição de Energia Elétrica no Sistema Elétrico Nacional (PRODIST) relativo ao Módulo 8 Qualidade da Energia Elétrica recomendado pela Agência Nacional de Energia Elétrica (ANEEL). Esses ângulos são fornecidos ao modelo implementa-do no SIMULINK para posterior análise dos resultados. Inicialmente, foram realizadas simulações sem controle de amplitude resultando em operação com índice de modulação de amplitude fixo (ma fixo). Neste caso, o AG analisou duas funções de custo apresentadas na literatura. Em seguida, testes com índice de modulação (ma) variável foram executados, sendo que foram avaliadas quatro funções de custo descritas na literatura, e mais outra proposta. Em ambas as análises, com ma fixo e ma variável, o número de ângulos de chaveamento foi variado de 3 a 9, com o intuito de determinar o efeito do aumento das variáveis na qualidade do sinal sintetizado pelo conversor em relação à DHT%, à supressão harmônica seletiva, à frequência de chaveamento e ao limite de operação do MLC2 7L modular. Finalmente, todos os resultados de simulações obtidos são comparados com as exigências de qualidade de energia estabelecidas pela ANEEL. Ainda, ressalta-se que não foram utilizados filtros na saída do conversor proposto. A técnica de modulação aqui desenvolvida pode ser aplicada em todas as topologias de conversores multiníveis disponíveis atualmente com quaisquer números de níveis.
Abstract:	In this dissertation, a modulation technique employing Selective Harmonic Elimination Pulse Width Modulation (SHE PWM) with Genetic Algorithm (GA) was developed in order to synthesize waveforms 7 levels in the phase voltages of MLC2 (Multilevel Clamped Multilevel Converter) proposed. The proposed topology derive from MLC2 5L (Multilevel Clamped Multilevel Converter 5 Levels) modular and uses the classic NPC¬ 3L technology (Neutral Point Clamping 3 Levels) reducing the amount of components (power semiconductor switches, diodes and capacitors) in compared to DCMC 7L (Diode Clamped Multilevel Converter 7 Levels) and is called MLC2 7L modular (Clamped Multilevel Mul-tilevel Converter 7 Levels). The SHE PWM provides operation at low switching frequency while the AG, from the analysis of specific fitness functions, determines the switching angles used in the modulation to suppress individual harmonic components of low order (5th, 7th, 11th and 13th), reduce the total harmonic distortion (THD%), control the amplitude and frequency of the fundamental component of the converter phase voltage and accomplish the specifications provided in Module 8 Power Quality (PRODIST ANEEL). These angles are loaded in SIMULINK for further analysis from the results. Initially, simulations were performed without amplitude control. In this case, the AG examined two functions presented in the literature. Then, tests with modulation index (ma) variable were performed, however, were evaluated 4 functions described in the literature most 1 proposal. In all tests, the number of switching angles ranged from 3 to 9, in order to determine the effect of increasing the variables in signal quality synthesized by the converter in relation to THD%, the selective harmonic elimination, the switching frequency and the operating limit of modular MLC2 7L. Finally, all the results obtained from simulations are compared with the power quality requirements set by ANEEL. Still, it is importante to note that were not used filters in the output of the proposed converter. This modulation technique can be applied to all topologies multilevel converters currently available with any number of levels.
Palavras-chave:	Modulation SHE PWM Genetic algorithms MLC2 NPC Switching frequency Multilevel converter Total harmonic distortion Selective harmonic suppression Modulation index Power quality Engenharia Eletrônica Modulação SHE PWM Algoritmos genéticos MLC2 NPC Frequência de chaveamento Conversor multinível Distorção harmônica total Supressão harmônica seletiva Índice de modulação Qualidade de energia
Área(s) do CNPq:	CNPQ::ENGENHARIAS
Idioma:	por
País:	BR
Instituição:	Universidade do Estado do Rio de Janeiro
Sigla da instituição:	UERJ
Departamento:	Centro de Tecnologia e Ciências::Faculdade de Engenharia
Programa:	Programa de Pós-Graduação em Engenharia Eletrônica
Citação:	ALMEIDA JUNIOR, Jones Arraes de. Modulação SHE com algoritmo genético aplicada ao conversor multinível MLC2 modular de sete níveis.. 2016. 279 f. Dissertação (Mestrado em Redes de Telecomunicações; Sistemas Inteligentes e Automação) - Universidade do Estado do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 2016.
Tipo de acesso:	Acesso Aberto
URI:	http://www.bdtd.uerj.br/handle/1/11838
Data de defesa:	23-Mar-2016
Aparece nas coleções:	Mestrado em Engenharia Eletrônica

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