Família de retificadores multipulsos com topologias diferenciais de transformadores

Abstract

Retificadores multipulsos, obtidos a partir de conexões especiais de autotransformadores, ou conexões diferenciais, estão em crescente desenvolvimento para equipar o estágio de entrada de conversores estáticos. Essas topologias retificadoras são cada vez mais atrativas não só pela robustez, como pela característica em mitigar harmônicos importantes na corrente da linha, reduzindo a distorção harmônica total de corrente (DHTi) e elevando o fator de potência. Diferentemente das conexões defasadoras isoladas(delta-estrela, ziguezague, etc.), quando se trata de autotransformador, a maior parte da energia requerida pela carga é diretamente conduzida através dos enrolamentos e apenas uma pequena fração é processada pelo núcleo, aumentando assim a densidade de potência do conversor. Este trabalho apresenta um método matemático simples baseado em diagramas fasoriais, que resulta em expressões capazes de definir todas as conexões diferenciais para as topologias Estrela e Delta, tanto elevadoras como abaixadoras de tensão, em retificadores de 12 ou 18 pulsos. As expressões obtidas, também apresentadas sob a forma de ábacos possibilitam que, para qualquer tensão da rede, seja escolhida uma determinada tensão de saída, ou vice-versa. Este fato mostra que, diferentemente das conexões defasadoras de tensão usuais, a família de conversores proposta pode ser projetada para qualquer relação entre as tensões da rede de entrada e da carga. Uma aplicação imediata seria o "retrofit", ou seja, substituir um sistema retificador trifásico convencional, com baixa qualidade da energia processada, pelo retificador de 12 ou 18 pulsos, com conexões Estrela ou Deltas-diferenciais, mantendo os níveis originais de tensão da rede e da carga. O procedimento de projeto, simples e rápido, é desenvolvido e aplicado a um protótipo de 6 kW, 18 pulsos, do tipo Delta-diferencial, com tensão média retificada de 400 V na carga.