Aplicação de filtro passivo para correção de sobretensão no barramento CC e corrente de modo comum em conversores PWM

Resumo

A utilização de conversores de frequência para o acionamento de motores de indução trifásico se tornou inevitável na indústria, no entanto, as implicações como interferências eletromagnéticas, sobretensões transitórias, corrente de alta frequência, envelhecimento dielétrico da isolação e o significativo aumento da taxa de falha; passaram a exigir mais estudos e soluções para que seja possível garantir mais confiabilidade (SUWANKAWIN, 2005; SKIBINSKI, 2015). O objetivo principal deste trabalho é apresentar os problemas mencionados através de implementação computacional do modelo para alta frequência do sistema completo formado por: fonte de tensão oriunda do enrolamento de baixa tensão do transformador de força, conversor de frequência de baixa tensão com modulação por largura de pulso de dois níveis, cabos tetrapolar com blindagem e o motor de indução trifásico em conformidade com o padrão NEMA MG1 Parte 31. Sendo observado o efeito da elevada corrente de modo comum na saída do conversor, o disparo da proteção de sobretensão do barramento corrente contínua e o estresse de tensão aplicado aos componentes do conversor. Também tem como propósito, apresentar um procedimento para projeto do filtro RLC com fechamento em estrela e interligado a um dos polos do barramento de corrente contínua que permite a mitigação e prevenção de falhas. Para validação da eficácia, foram realizados experimentos em uma instalação industrial sob os mesmos parâmetros utilizados na implementação computacional, de forma a medir a tensão e corrente de modo comum em dois cenários distintos, um com o filtro subdimensionado, que devido a sua simplicidade e o baixo custo dessa topologia é erroneamente empregada em instalações em que há grande distância entre o conversor e o motor, e outro experimento com o filtro proposto que apesar do incremento de elementos resistivos dissipadores de calor, pode atender às aplicações especiais. O resultado comparativo desses experimentos com os dois cenários mostrou uma redução significativa dos picos de corrente de modo comum, a redução da sobretensão nos capacitores do barramento e o aumento do tempo de subida da tensão de modo comum, confirmando a atenuação das componentes de alta frequência característicos da modulação por largura de pulso (SUWANKAWIN, 2005). Com o filtro proposto, o sistema passa a ter melhor performance, de forma a prevenir o conversor e os demais equipamentos das falhas e ônus decorrente do aumento da frequência de manutenções corretivas (SKIBINSKI, 2015).Palavras-chave: Corrente Modo Comum, Conversor PWM, Sobretensão Barramento CC Referências GARY SKIBINSKI, ZHIJUN LIU, ROBERT VANLIESHOUT, MARK WEAVER E BEN BYMAN. Part II: Application Guidelines For High Resistance Grounding Of Low Voltage Common Ac Bus & Common DC Bus PWM Drive Systems. IEEE Transactions on Industry Applications, v. 51, n. 2, p. 1385-1397, Mar. Abr. 2015. S. SUWANKAWIN, P. PAIRODAMONCHAI, S. SANGWONGWANICH. Destruction By Charge Currente And Its Solution For PWM Inverter Feeding Multiple Motors Through Long Cables. IEEE-IAS Industry Applications Conference, v. 2, p. 1382-1389, 2005.