Proposta de nova topologia com número reduzido de chaves para inversor de sete-níveis alimentado por duas fontes de tensão contínua assimétricas não isoladas

• Ano de defesa: 2017
• Autor(a) principal: Meier, Martin Breus
• Orientador(a): Gules, Roger
• Banca de defesa: Gules, Roger, Péres, Adriano, Badin, Alceu Andre
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Tecnológica Federal do Paraná; Curitiba
• Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica e Informática Industrial
• País: Brasil
• Palavras-chave em Português: Inversores elétricos; Eletrônica de potência; Conversores de frequência; Máquinas elétricas; Disjuntores elétricos; Engenharia elétrica; Electric inverters; Power electronics; Frequency changers; Electric machinery; Electric circuit-breakers; Electric engineering
• Área do conhecimento CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA::SISTEMAS ELETRICOS DE POTENCIA::CONVERSAO E RETIFICACAO DA ENERGIA ELETRICA
• Link de acesso: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/2783

Os inversores multiníveis podem se beneficiar de filtros de saída reduzidos devido ao menor conteúdo harmônico do sinal sintetizado, dado que suas saídas possuem menores diferenças de tensão durante seu chaveamento. Sua desvantagem é causada pelo elevado número de chaves controladas normalmente necessário para seu funcionamento, e seus circuitos auxiliares. No objetivo de reduzir o número de chaves utilizadas em um inversor de sete níveis, uma nova topologia para um inversor de sete níveis de tensão é apresentada, construída a partir de duas fontes de tensão assimétricas conectadas em série e seis chaves semicondutoras. Este trabalho analisa os princípios de operação desta topologia e a lógica de chaveamento necessária para seu funcionamento. O arranjo proposto não oferece a possibilidade de redução de tensão sobre as chaves, conforme apresentado nas topologias clássicas de inversores com ponto neutro grampeado a diodo ou capacitor e de células em série, mas reduz a quantidade dos componentes necessários para a composição dos sete níveis, sendo possível utilizá-lo em inversores de baixa tensão, devido à seu menor tamanho e complexidade. O estudo apresenta a estrutura resultante em forma de um inversor monofásico por modulação de largura de pulso com disposição das portadoras em oposição de fase, com sete níveis igualmente espaçados, utilizando apenas seis chaves e duas fontes de tensão com alimentação assimétrica, em que a principal fonte tem o dobro da tensão da outra fonte. O funcionamento da topologia é verificado em simulação e implementação de protótipo de 860W. Uma outra versão também é apresentada analiticamente, com melhor grampeamento da tensão, utilizando oito chaves comandadas com uma lógica mais simplificada. Por fim, algumas propostas são sugeridas para a geração dos dois barramentos de tensão necessários.