ESTÁGIO DE ENTRADA COM DUPLA FUNCIONALIDADE APLICADO A UMA UPS TRIFÁSICA DE ALTO DESEMPENHO
William A. Venturini, Henrique Jank, Fábio E. Bisogno, Mário L. S. Martins, Humberto Pinheiro Universidade Federal de Santa Maria, Santa Maria – RS, Brasil
Resumo – Este trabalho apresenta uma configuração topológica que permite utilizar o estágio de entrada de uma UPS de dupla conversão como retificador trifásico, em modo normal de operação, e como conversor CC/CC elevador de tensão, em modo bateria. Dessa forma, evita-se o uso de um circuito específico para a descarga do banco de baterias, o qual deve ser dimensionado para a potência nominal da UPS. É apresentada a análise de funcionamento do estágio de entrada proposto, bem como a modelagem matemática e o sistema de controle que garantem a aplicabilidade na correção do fator de potência de entrada, no controle da tensão de barramento e ainda no equilíbrio das tensões sobre os capacitores de barramento. A metodologia desenvolvida e a boa performance do sistema proposto são validados através de resultados obtidos em uma plataforma hardware-in-theloop, modelo Typhoon HIL402. Os resultados são adquiridos para uma UPS trifásica de 20 kVA.
Abstract – This work presents a topological configuration that allows the input stage of a double conversion UPS to be used as a three-phase rectifier and a DC/DC voltage boost converter in normal and backup operating mode, respectively. Thus, the use of a specific circuit for the discharge of the battery bank, which would be rated for UPS nominal power, is avoided. The operation analysis of the proposed input stage is presented, as well as the mathematical modeling and the control system that guarantee the applicability in the input power factor correction, DC bus voltage control and for the DC bus capacitors voltage balance. Hardware-in-the-loop results are acquired for a 20 kVA three-phase UPS to validate the developed analysis besides to demonstrate the good performance of the system.
VII. CONCLUSÕES
Este trabalho apresentou uma configuração topológica de estágio de entrada com dupla funcionalidade aplicado a uma UPS de alto desempenho. A característica de dupla funcionalidade é evidenciada pelo uso do mesmo circuito para condicionar a energia demandada pela carga, tanto em modo normal, quanto em modo bateria de operação, operando como um retificador trifásico e como um conversor CC/CC elevador de tensão para a descarga do banco de baterias, respectivamente. Esta característica não é observada na literatura, sendo usualmente utilizado um conversor específico para a descarga do banco de baterias, o qual deve ser dimensionado para a potência nominal da UPS. É apresentada a modelagem de pequenos sinais e o projeto dos controladores que garantem a funcionalidade do estágio de entrada proposto. A metodologia de projeto e o desempenho da topologia em questão são validados a partir de resultados obtidos através de uma plataforma
hardware-in-the-loop de alta fidelidade para uma UPS de 20 kVA.
AGRADECIMENTOS Os autores gostariam de agradecer ao CNPq, CAPES e grupo LEGRAND pelo suporte financeiro a esta pesquisa.
Palavras-Chave – Correção do Fator de Potência, Fonte Ininterrupta de Energia, Retificador Trifásico.
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