Implementação de um inversor multinível monofásico com seis chaves semicondutoras controlado por dispositivo FPGA
In nowadays applications the efficient conversion of electrical energy has become greatly important. In this context, multilevel converters stand out amoung the main power electronics components for DC-AC conversion. This paper presents a study and implementation of a single-phase voltage inverter,...
| Principais autores: | Biava, Hiuri Franchinconi, Francisco, Mariana Salamoni, Coelho, Michella Aguiar |
|---|---|
| Formato: | Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação) |
| Idioma: | Português |
| Publicado em: |
Universidade Tecnológica Federal do Paraná
2020
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| Assuntos: | |
| Acesso em linha: |
http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/9833 |
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riut-1-98332020-11-12T16:55:45Z Implementação de um inversor multinível monofásico com seis chaves semicondutoras controlado por dispositivo FPGA Implementation of a single phase multilevel inverter with six power semiconductors controlled by FPGA device Biava, Hiuri Franchinconi Francisco, Mariana Salamoni Coelho, Michella Aguiar Assef, Amauri Amorin Assef, Amauri Amorin Badin, Alceu André Gules, Roger Inversores elétricos Eletrônica de potência Modulação (Eletrônica) Circuitos lógicos VHDL (Linguagem descritiva de hardware) Arranjos de lógica programável em campo Engenharia elétrica Electric inverters Power electronics Modulation (Electronics) Logic circuits VHDL (Computer hardware description language) Field programmable gate arrays Electric engineering CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA::MEDIDAS ELETRICAS, MAGNETICAS E ELETRONICAS INSTRUMENTACAO::INSTRUMENTACAO ELETRONICA In nowadays applications the efficient conversion of electrical energy has become greatly important. In this context, multilevel converters stand out amoung the main power electronics components for DC-AC conversion. This paper presents a study and implementation of a single-phase voltage inverter, using the multilevel topology cascaded with five levels and six semiconductor switches. The circuit is controlled by FPGA with the pulse width modulation technique implemented using VHDL language. Simulations were performed with different amplitude modulation factors to verify the control code’s behaviour and also the complete project. The driver circuit was validated. It is responsible for isolated transfer of the outputs programmed’s logic signal in the FPGA. This mechanism directly drives the gates of each IGBT that compose the inverter circuit. Moreover, the layout was developed to generate the PCB file used in board production. The results were obtained by resistive and resistive-inductive loading of circuit, simulating the motor’s application as a load. Results of analyzes considered different amplitude modulation factors, as well as harmonic spectrum study on resistive-inductive load. Finally, it was observed the proper operation of the circuit as expected according to the simulations. Nas aplicações contemporâneas a conversão de energia elétrica eficiente tem se tornado cada vez mais importante. Nesse contexto, os conversores multiníveis se destacam dentre os principais sistemas de eletrônica de potência para conversões CC-CA. Este trabalho apresenta o estudo e implementação de um inversor monofásico de tensão, utilizando a topologia multinível em cascata com cinco níveis e seis chaves semicondutoras. O circuito é controlado por um dispositivo de lógica reconfigurável FPGA com a técnica de modulação por largura de pulsos implementada com uso da linguagem VHDL. Foram realizadas simulações com diferentes fatores de modulação de amplitude para verificar o comportamento do código de controle e também do projeto como um todo. Foi validado o circuito driver responsável pela transferência isolada do sinal lógico das saídas programadas no FPGA. Esse mecanismo aciona diretamente os gates de cada IGBT que compõe o circuito do inversor. Além disso, foi desenvolvido o layout para geração do arquivo PCB utilizado na produção da placa. Os resultados foram obtidos pelo carregamento puramente resistivo e resistivo-indutivo do circuito, simulando a aplicação de um motor como carga. As análises de resultados consideraram fatores de modulação de amplitude diferentes, assim como, estudo do espectro harmônico em carga resistivaindutiva. Por fim, observou-se o funcionamento adequado do circuito conforme esperado segundo as simulações. 2020-11-12T16:55:45Z 2020-11-12T16:55:45Z 2016-06-16 bachelorThesis BIAVA, Hiuri Frachinconi; FRANCISCO, Mariana Salamoni; COELHO, Michella Aguiar. Implementação de um inversor multinível monofásico com seis chaves semicondutoras controlado por dispositivo FPGA. 2016. 103 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Elétrica) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2016. http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/9833 por openAccess application/pdf Universidade Tecnológica Federal do Paraná Curitiba Brasil Graduação em Curso de Engenharia Elétrica UTFPR |
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Universidade Tecnológica Federal do Paraná |
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Português |
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Inversores elétricos Eletrônica de potência Modulação (Eletrônica) Circuitos lógicos VHDL (Linguagem descritiva de hardware) Arranjos de lógica programável em campo Engenharia elétrica Electric inverters Power electronics Modulation (Electronics) Logic circuits VHDL (Computer hardware description language) Field programmable gate arrays Electric engineering CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA::MEDIDAS ELETRICAS, MAGNETICAS E ELETRONICAS INSTRUMENTACAO::INSTRUMENTACAO ELETRONICA |
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Inversores elétricos Eletrônica de potência Modulação (Eletrônica) Circuitos lógicos VHDL (Linguagem descritiva de hardware) Arranjos de lógica programável em campo Engenharia elétrica Electric inverters Power electronics Modulation (Electronics) Logic circuits VHDL (Computer hardware description language) Field programmable gate arrays Electric engineering CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA::MEDIDAS ELETRICAS, MAGNETICAS E ELETRONICAS INSTRUMENTACAO::INSTRUMENTACAO ELETRONICA Biava, Hiuri Franchinconi Francisco, Mariana Salamoni Coelho, Michella Aguiar Implementação de um inversor multinível monofásico com seis chaves semicondutoras controlado por dispositivo FPGA |
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In nowadays applications the efficient conversion of electrical energy has become greatly important. In this context, multilevel converters stand out amoung the main power electronics components for DC-AC conversion. This paper presents a study and implementation of a single-phase voltage inverter, using the multilevel topology cascaded with five levels and six semiconductor switches. The circuit is controlled by FPGA with the pulse width modulation technique implemented using VHDL language. Simulations were performed with different amplitude modulation factors to verify the control code’s behaviour and also the complete project. The driver circuit was validated. It is responsible for isolated transfer of the outputs programmed’s logic signal in the FPGA. This mechanism directly drives the gates of each IGBT that compose the inverter circuit. Moreover, the layout was developed to generate the PCB file used in board production. The results were obtained by resistive and resistive-inductive loading of circuit, simulating the motor’s application as a load. Results of analyzes considered different amplitude modulation factors, as well as harmonic spectrum study on resistive-inductive load. Finally, it was observed the proper operation of the circuit as expected according to the simulations. |
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Universidade Tecnológica Federal do Paraná |
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2020 |
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BIAVA, Hiuri Frachinconi; FRANCISCO, Mariana Salamoni; COELHO, Michella Aguiar.
Implementação de um inversor multinível monofásico com seis chaves semicondutoras controlado por dispositivo FPGA. 2016. 103 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Elétrica) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2016. |
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