MESQUITA, S. J. Nova família de inversores multiníveis assimétricos com estágio CA-CA e com reduzido número de componentes em condução. 2016. 124 f. Tese (Doutorado em Engenharia Elétrica)-Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2016. / Submitted by Hohana Sanders (hohanasanders@hotmail.com) on 2017-07-07T11:57:59Z No. of bitstreams: 1 2016_tese_sjmesquita.pdf: 3885919 bytes, checksum: 261a76620c5e039d2b81d08f26d5b0a1 (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2017-07-20T13:55:40Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2016_tese_sjmesquita.pdf: 3885919 bytes, checksum: 261a76620c5e039d2b81d08f26d5b0a1 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-07-20T13:55:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2016_tese_sjmesquita.pdf: 3885919 bytes, checksum: 261a76620c5e039d2b81d08f26d5b0a1 (MD5) Previous issue date: 2016-10-28 / This thesis proposes a new family of asymmetric multilevel inverters based on the use of bi-directional switches. Generalized voltage relations among input sources of the cascaded inverters are developed and comparative analyzes with conventional topologies show an attractive solution in relation to the reduction of the number of components in conduction, as well as the reduced number of isolated DC sources. Topological solutions employing only one DC source are presented and the AC-AC operating stage of these converters does not require diode bridges to create the power supplies of asymmetric multilevel inverters as commonly proposed by the scientific community. PWM modulation strategies for some topologies are proposed and validated by simulation results. Among the proposed topologies, two topologies of higher complexity were chosen to validate the studies by means of a 49-level output voltage laboratory prototype, using a toroidal transformer with multiple secondary windings, being one topology operating at 300 Hz, and the second one at 60 Hz. Experimental results for the two topologies processing 1 kW with 48 V input voltage and 220 V output validate these converters as well as the optimized commutation states of the bi-directional switches. In this way, this work introduces new multilevel inverter topologies viable for low power and low voltage operation. / Esta tese propõe uma nova família de inversores multiníveis assimétricos baseados no uso de chaves bidirecionais. Generalizadas relações de tensão entre as fontes de entrada dos inversores cascateados são desenvolvidas e análises comparativas realizadas com as topologias convencionais demonstram uma solução atrativa com relação a redução do número de componentes em condução, além do reduzido emprego de fontes CC isoladas. Soluções topológicas empregando apenas uma fonte CC são apresentadas e a operação com estágio CA-CA desses conversores não necessita de pontes de diodos para confecção das fontes de alimentação dos inversores multiníveis assimétricos como comumente é usado pela comunidade científica. Estratégias de modulação PWM para algumas topologias são propostas e os resultados de simulações são apresentados para validar as análises teóricas. Entre as topologias propostas, foram escolhidas duas de maior complexidade para a validação experimental por meio de um protótipo de 49 níveis na tensão de saída, empregando um transformador toroidal de múltiplos secundários operando em 300 Hz, para a primeira topologia e em 60 Hz para a segunda topologia. Os resultados experimentais para as duas topologias processando 1 kW com tensão de entrada de 48 V e de saída 220 V validam os conversores aqui propostos. Também é validada a proposta dos estados otimizados de comutação dos interruptores bidirecionais. Dessa forma, este trabalho introduz novas topologias de inversores multiníveis assimétricos viáveis até mesmo para operações em baixas potências.

Made available in DSpace on 2016-12-12T20:27:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Marcos Vinicius Bressan.pdf: 3794882 bytes, checksum: c55b9af15d7d913dc3d962a990a792c4 (MD5) Previous issue date: 2014-02-18 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / This work present a new three-phase hybrid multilevel inverter, that is composed of two topologies in cascaded association. The three-phase NPC and the half-bridge modules are connected in series. This con¬nection increases the number of the output voltage levels, improves the output voltage quality and rises the power process by inverter. The theoretical analysis is presented, the switching states are investigated and the average and the RMS currents values in the semiconductors are verified. Based on the current values are projected the dc capacitors, and analyzed the semicondutors loss energy and the input currents of the inverter. Two modulation scheme are presented at proposed inver¬ter, the hybrid PWM and SVM modulation scheme. The first part of the experimental results are verified behavior of the multilevel power structure developed in laboratory. The second part of the experimen¬tal results evaluates quality of output voltage with different modulation scheme using of the mathematical tools THD and WTHD. / Este trabalho apresenta um novo inversor multinível híbrido trifásico, que é formado pela associação em cascata de duas topologias. No caso, um conversor NPC trifásico conectado em série a módulos de converso¬res meia ponte. A ligação em série desses conversores permite ampliar o número de níveis de tensão sintetizados pelo inversor, melhorar a qualidade da forma de onda da tensão de saída e o aumento da energia processada pelo inversor. Uma análise teórica do inversor é apresen¬tada, averiguando as etapas de operação e determinando os valores médio e eficaz da corrente nos semicondutores de potência. Com base nas análises dos valores médio e eficaz da corrente nos semicondutores dimensiona-se os capacitores de barramento, assim com a energia dissi¬pada pelos semicondutores e a análise teórica das correntes de entradas do inversor empregando de retificadores multipulsos. Também são apre¬sentadas duas técnicas de modulação ao inversor proposto: a técnica de modulação PWM híbrida e a SVM. Os resultados experimentais, em sua primeira parte, avaliam o comportamento da estrutura multinível desenvolvida em laboratório. Na segunda parte dos resultados experi¬mentais, avalia-se qualidade da forma de onda de tensão com diferentes técnicas de modulação utilizando das ferramentas matemáticas THD e WTHD.