Repositório UNIFEI UNIFEI - Campus 1: Itajubá PPG - Programas de Pós Graduação Dissertações
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Tipo: Dissertação
Título: Aplicação de um conversor CA-CC de 24 pulsos como solução alternativa para melhoria de qualidade de energia dentro do contexto de sistemas elétricos de aeronaves
Autor(es): VILAS BOAS, Hugo oliveira
Primeiro Orientador: SOUZA, Gabriel Antônio Fanelli de
metadata.dc.contributor.advisor-co1: OGOULOLA, Christel Enock Ghislain
Resumo: Este trabalho, com o objetivo de melhorar a qualidade de energia elétrica (QEE) em sistemas de distribuição MEA (More Electric Aircraft) operando com frequência variável (360 – 800 Hz), aborda uma aplicação de um sistema conversor de 24 pulsos (SC-24P), anteriormente desenvolvido pelo grupo de pesquisa para uso em sistemas de transmissão HVDC (High Voltage Direct Current). Usualmente, os sistemas conversores usados em sistemas MEA, para conversão CA–CC, são do tipo 12 pulsos (SC-12P). No entanto, este tipo de conversor tecnicamente não atende aos padrões de distorção harmônica para aplicações MEA e, portanto, devem ser usados juntamente com filtros CA e CC. Além disso, o peso e o volume ocupados pelos filtros trazem evidentemente algumas desvantagens para os sistemas MEA modernos. Com o intuito de superar as desvantagens oferecidas pelo sistema tradicional, propõe-se nesta dissertação o uso do SC-24P para redução dos filtros empregados em sistemas MEA convencionais e melhorar a qualidade de energia do sistema como um todo. Análises teóricas do SC-24P, no que tange a perfis e conteúdo harmônico das correntes CA e tensões CC para ambos os conversores, são brevemente descritas através de equacionamento estabelecido, o qual possibilitou se comprovar parcialmente a pesquisa conduzida nesta dissertação. Os cálculos processados através das análises teóricas são feitos usando o programa MathCad. As vantagens e desempenhos do SC-24P empregado comparados com o SC-12P tradicional são expostos via simulações computacionais realizadas no ambiente Matlab/Simulink. Os resultados obtidos do SC-24P em termos de %THD (< 3%) da corrente CA, de amplitude de ondulação da tensão CC e de outros índices de QEE, para as frequências 360 Hz e 800 Hz, atendem aos padrões aeronáuticos RTCA-DO-160F e MIL-STD-704F, respectivamente. Por outro lado, com a falta de recursos laboratoriais no que tange à disponibilidade de uma fonte de alimentação para o patamar das frequências operacionais tratadas em simulações, implementou-se um protótipo em escala reduzida usando a rede de fornecimento de energia em 60 Hz. Os resultados atendem aos requisitos do IEEE 519 e comprovam a aplicação do conversor empregado apenas em sistemas elétricos industriais, para acionamentos de máquinas elétricas rotativas. A síntese dos resultados tratados e discutidos neste trabalho confirma a aplicabilidade do SC-24P em sistemas MEA e demostra uma pesquisa promissora a ser explorada para desenvolvimentos futuros.
Abstract: This work, with the objective of improving the quality of electric power (QEE) in MEA (More Electric Aircraft) distribution systems operating with variable frequency (360 – 800 Hz), addresses an application of a 24-pulse converter system (SC- 24P), previously developed by the research group for use in HVDC (High Voltage Direct Current) transmission systems. Usually, the converter systems used in MEA systems, for AC–DC conversion, are of the 12-pulse type (SC-12P). However, this type of converter technically does not meet harmonic distortion standards for MEA applications and therefore must be used in conjunction with AC and DC filters. In addition, the weight and volume occupied by the filters clearly bring some disadvantages to modern MEA systems. In order to overcome the disadvantages offered by the traditional system, this dissertation proposes the use of the SC-24P to reduce the filters used in conventional MEA systems and to improve the power quality of the system as a whole. Theoretical analyzes of the SC-24P, regarding the profiles and harmonic content of the AC currents and DC voltages for both converters, are briefly described through established equations, which made it possible to partially prove the research conducted in this dissertation. The calculations processed through the theoretical analyzes are done using the MathCad program. The advantages and performance of the employed SC-24P compared to the traditional SC-12P are exposed via computational simulations carried out in the Matlab/Simulink environment. The results obtained from the SC-24P in terms of %THD (< 3%) of AC current, DC voltage ripple amplitude and other QEE indices, for the 360 Hz and 800 Hz frequencies, meet the RTCA-Aeronautical Standards. DO-160F and MIL-STD-704F, respectively. On the other hand, with the lack of laboratory resources regarding the availability of a power supply for the level of operational frequencies treated in simulations, a reduced-scale prototype was implemented using the power supply network at 60 Hz. The results meet the requirements of IEEE 519 and prove the application of the converter used only in industrial electrical systems, for driving rotating electrical machines. The synthesis of the results treated and discussed in this work confirms the applicability of the SC-24P in MEA systems and demonstrates a promising research to be explored for future developments.
Palavras-chave: Conversor CA-CC de 24
Análise das correntes CA de entrada do conversor
Sistemas elétricos de aeronaves
CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELÉTRICA
Idioma: por
País: Brasil
Editor: Universidade Federal de Itajubá
Sigla da Instituição: UNIFEI
metadata.dc.publisher.department: IESTI - Instituto de Engenharia de Sistemas e Tecnologia da Informação
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-Graduação: Mestrado - Engenharia Elétrica
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
URI: https://repositorio.unifei.edu.br/jspui/handle/123456789/3509
Data do documento: 12-Dez-2022
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