1. Família de retificadores multipulsos com topologias diferenciais de transformadores
- Author
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Oliveira, Priscila da Silva, Fernandes, Rodolfo Castanho, and Seixas, Falcondes José Mendes de
- Subjects
conexão diferencial ,Differential connection ,fator de potência ,autotransformer ,autotransformador ,retificador trifásico ,three-phase rectifier ,multipulsos ,multipulse ,power factor correction - Abstract
Retificadores multipulsos, obtidos a partir de conexões especiais de autotransformadores, ou conexões diferenciais, estão em crescente desenvolvimento para equipar o estágio de entrada de conversores estáticos. Essas topologias retificadoras são cada vez mais atrativas não só pela robustez, como pela característica em mitigar harmônicos importantes na corrente da linha, reduzindo a distorção harmônica total de corrente (DHTi) e elevando o fator de potência. Diferentemente das conexões defasadoras isoladas(delta-estrela, ziguezague, etc.), quando se trata de autotransformador, a maior parte da energia requerida pela carga é diretamente conduzida através dos enrolamentos e apenas uma pequena fração é processada pelo núcleo, aumentando assim a densidade de potência do conversor. Este trabalho apresenta um método matemático simples baseado em diagramas fasoriais, que resulta em expressões capazes de definir todas as conexões diferenciais para as topologias Estrela e Delta, tanto elevadoras como abaixadoras de tensão, em retificadores de 12 ou 18 pulsos. As expressões obtidas, também apresentadas sob a forma de ábacos possibilitam que, para qualquer tensão da rede, seja escolhida uma determinada tensão de saída, ou vice-versa. Este fato mostra que, diferentemente das conexões defasadoras de tensão usuais, a família de conversores proposta pode ser projetada para qualquer relação entre as tensões da rede de entrada e da carga. Uma aplicação imediata seria o "retrofit", ou seja, substituir um sistema retificador trifásico convencional, com baixa qualidade da energia processada, pelo retificador de 12 ou 18 pulsos, com conexões Estrela ou Deltas-diferenciais, mantendo os níveis originais de tensão da rede e da carga. O procedimento de projeto, simples e rápido, é desenvolvido e aplicado a um protótipo de 6 kW, 18 pulsos, do tipo Delta-diferencial, com tensão média retificada de 400 V na carga. Multipulse rectifier topologies based on auto-connections or differential connections, are more and more applied as interface stages between the mains and power converters. These topologies are becoming increasingly attractive not only for robustness, butto mitigate many low order current harmonics in the utility, reducing the total harmonic distortion of the line currents (THDi) and increasing the power factor requirements. Unlike isolated connections (delta-wye, zigzag, etc.), when the differential transformer is employed, most of the energy required by the load is directly conducted through the windings. Thus, only a small fraction of the kVA is processed by the magnetic core. This feature increases the power density of the converter. This paper presents a mathematical model based on phasor diagrams, which results in a single expression able to merge all differential connections (wye and delta), for both step-up and step-down rectifiers for 12 or 18 pulses. The proposed family of converters can be designed for any relationship between the line input voltage and the DC voltage, unlike the conventional phase-shift voltage connections. An immediate application would be the "retrofit", i.e. to replace a conventional rectifier with poor quality of the processed energy by the 12 or 18-pulse rectifiers with Wye or Delta-differential connections, keeping the original values for the input and load voltages. The simple and fast design procedure is developed and tested for a prototype rating 6 kW and 400 V on DC load.
- Published
- 2011