Design and development of a bidirectional voltage source inverter using Park transform

CNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico Este trabalho apresenta a análise e o desenvolvimento experimental de uma estrutura topológica de Inversor Trifásico Bidirecional do tipo Fonte de Tensão com elevado fator de potência (FP) para aplicação em microrredes com presença de barramento de corrente contínua (CC), analisando seu desempenho na injeção de potência ativa na rede e mantendo o barramento CC estável. O sistema é composto por um filtro LCL para amenizar as componentes harmônicas. Para analisar o comportamento da topologia, implementou-se um modelo computacional na plataforma PSIM® através do qual foi possível verificar a eficiência da estratégia de controle utilizando transformada de Park (DQ0). Para realizar sincronia da tensão e da corrente na rede foram testados dois modelos PLL: SRF-PLL e PLL monofásico com referencial fixo. Por fim, com o intuito de corroborar com a teoria proposta, desenvolveu-se um protótipo para potência nominal de 2kW com estratégia de controle digital implementada a partir de um DSP (Digital Signal Processor). Foram realizados ensaios individuais em cada uma das etapas de operação além de ensaios apresentando a transição entre os dois modos de forma a comprovar suas características de estrutura bidirecional. This work presents the analysis and experimental development of a topological structure of Bidirectional Three-Phase Voltage Source Inverter with high a power factor (PF) for application in micro grids with DC bus, analyzing its performance in the injection of active power in the network and maintaining the stable DC bus. The system contains an LCL filter to decrease the harmonic components. In order to analyze the behavior of the topology, a computational model was implemented in the PSIM® platform through which it was possible to verify the efficiency of the control strategy using Park transform (DQ0). For voltage and current synchronization, two PLL models were tested: SRF-PLL and single-phase PLL with fixed reference. Finally, in order to corroborate with the proposed theory, a prototype was developed for nominal power of 2kW with digital control strategy implemented from a DSP (Digital Signal Processor). Individual tests were carried out in each of the operation stages, besides tests presenting the transition between the two modes in order to prove their bidirectional structure characteristics. Dissertação (Mestrado)