Line commutated converters applied to tap derivations in high voltage direct current systems

Autor: Wilson Komatsu
Přispěvatelé: Walter Kaiser, Lourenço Matakas Junior, Azauri Albano de Oliveira Junior, Lineu Belico dos Reis, Edson Watanabe
Jazyk: portugalština
Rok vydání: 1999
Zdroj: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP
Universidade de São Paulo (USP)
instacron:USP
Popis: Conversores do tipo de corrente têm como principal aplicação sistemas de transmissão em corrente contínua e alta tensão (CCAT). Atualmente são usados os conversores comutados pela linha, em modo de retificador e de inversor. Como a comutação pela linha necessita de potência reativa, tais inversores são inviáveis para alimentar redes sem geração local (localidades isoladas) ou mesmo sistemas com baixa potência de curto-circuito. Assim há necessidade de conversores com capacidade de desligamento independente de suas chaves. Isto pode ser obtido por: -comutação forçada de suas chaves, quando se empregam tiristores convencionais; - auto-comutação, quando se usam chaves eletrônicas totalmente controláveis com GTOs, IGBTs etc. Tais conversores têm aplicações em derivações (\"taps\") de linhas CCAT e conversores para armazenamento de energia em bobinas supercondutoras, que têm característica de fonte de corrente. É feita uma revisão de conversores comutados pela linha para se padronizar a notação e ressaltar suas limitações. Uma descrição de alternativas para derivações em sistemas CCAT é realizada, sendo neste trabalho adotada a solução com conversores auto-comutados em derivação série. São analisados dois tipos de controladores para tais conversores, o controlador \"deadbeat\" e o controlador vetorial, sendo seus desempenhos avaliados através de um programa de simulação digital. As soluções apresentadas têm como limitantes a frequência de chaveamento (centenas de Hz) e aondulação de tensão do lado de corrente alternada (CA). A primeira limitante tem caráter tecnológico, com solução satisfatória a médio prazo. A segunda limitante, bem como a primeira, tem solução com configurações de multi-conversores, cujas análises e simulações são apresentadas neste trabalho. Current-source converters are mainly applied in high voltage direct current (HVDC) transmission systems. Line commutated converters are adopted, in rectifier and inverter modes. As line commutation needs reactive power, such converters are unfeasible for feeding isolated loads (with no local generation), as well as systems with low short-circuit power. Converters with independent switching control are needed. It can be obtained by using: - forced-commutation schemes for converters with conventional thyristors; - converters with self-commutated electronic switches (GTOs, IGBTs etc.). Typical uses for these converters could be HVDC line taps and superconduting inductors for energy storage, both with current source characteristics. A revision of line commutated converters is done, in order to standardize the notations, as well as to show such converters limitations. A survey on alternatives for HVDC systems taps is done, and the self-commutated converter with series tap is adopted for analysis in this work. Two types of controllers for this converter are analyzed, the dead-beat controller and the vector controller. System performance for both controllers is measured by a digital simulation software. The solutions presented here are limited by the switching (hundreds of Hz) and voltage ripple at the alternating current (AC) side. The first limitation has technological characteristic, with satisfactoring solution at mid term. The second limitation, as well as the first, has solution employing multiconverter configurations, for which analysis and simulation are presented in this work.
Databáze: OpenAIRE
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