Este trabalho apresenta as principais topologias de conversores multinível descritos na literatura. É feita uma revisão bibliográfica, apresentando as vantagens e as limitações de cada topologia. A seguir são apresentados os métodos mais usuais de modulação para conversores multinível, bem como os campos de aplicação na indústria e em sistemas de potência As associações de conversores baseadas em conversores do tipo ponte completa monofásica foram escolhidas para um estudo mais detalhado. Para estas topologias são apresentados detalhes sobre as respectivas estratégias de controle e modulação. Inicialmente são apresentados os detalhes da ponte completa monofásica com tensão de saída modulada em PWM com dois e três níveis. A seguir são estudadas as associações série e paralela com barramentos CC isolados. O estudo da associação paralela com barramento CC único é a principal contribuição desta dissertação. Para esta topologia são propostas algumas estratégias de controle. Para todos estes casos são apresentados resultados de simulação e experimentais obtidos com inversores operando com potência reduzida, controlados por DSP. / This work presents the main multilevel converter topologies described in the literature. A bibliography revision is presented, showing the advantages and limitations of each topology. The most usual multilevel modulation methods are also presented, as well as their fields of application in the industry as well as in power systems. The one phase full bridge and its associations were chosen for detailed study. For this family of topologies, this dissertation presents details about control and modulation strategies. Initially, details about the one phase full bridge with two and three levels PWM modulated output voltage are presented. Next, the series association is analyzed, followed by the parallel with isolated DC link. The study of parallel connection with a single DC Link is the mainly contribution of this dissertation. For this topology are proposed some control strategies. For all these cases, simulation and experimental results (with, small scale prototype controlled by DSP) are presented.

Este trabalho apresenta as principais topologias de conversores multinível descritos na literatura. É feita uma revisão bibliográfica, apresentando as vantagens e as limitações de cada topologia. A seguir são apresentados os métodos mais usuais de modulação para conversores multinível, bem como os campos de aplicação na indústria e em sistemas de potência As associações de conversores baseadas em conversores do tipo ponte completa monofásica foram escolhidas para um estudo mais detalhado. Para estas topologias são apresentados detalhes sobre as respectivas estratégias de controle e modulação. Inicialmente são apresentados os detalhes da ponte completa monofásica com tensão de saída modulada em PWM com dois e três níveis. A seguir são estudadas as associações série e paralela com barramentos CC isolados. O estudo da associação paralela com barramento CC único é a principal contribuição desta dissertação. Para esta topologia são propostas algumas estratégias de controle. Para todos estes casos são apresentados resultados de simulação e experimentais obtidos com inversores operando com potência reduzida, controlados por DSP. / This work presents the main multilevel converter topologies described in the literature. A bibliography revision is presented, showing the advantages and limitations of each topology. The most usual multilevel modulation methods are also presented, as well as their fields of application in the industry as well as in power systems. The one phase full bridge and its associations were chosen for detailed study. For this family of topologies, this dissertation presents details about control and modulation strategies. Initially, details about the one phase full bridge with two and three levels PWM modulated output voltage are presented. Next, the series association is analyzed, followed by the parallel with isolated DC link. The study of parallel connection with a single DC Link is the mainly contribution of this dissertation. For this topology are proposed some control strategies. For all these cases, simulation and experimental results (with, small scale prototype controlled by DSP) are presented.

Os elevados níveis de potência e desempenho solicitados pelas presentes e futuras aplicações de conversores estáticos de potência podem ser atingidos pela interconexão de unidades básicas menores (multiconversor). Com a utilização de uma estratégia de controle adequada consegue-se não apenas a potência total desejada e sua correta divisão entre as várias unidades básicas como também uma redução no conteúdo harmônico das correntes e tensões resultantes. Neste trabalho, algumas topologias de multiconversores monofásicos do tipo fonte de tensão são modeladas, analisadas e comparadas quanto às solicitações de corrente e tensão nos diversos componentes, e quanto ao espectro da corrente resultante. Desta discussão conclui-se que a \"Conexão em Paralelo de Conversores Sem Transformador\" (PCTL- parallel connection/transformerless) é viável, levando-se em conta as demais topologias e a tecnologia disponível em semicondutores de potência. A análise do modelo matemático e da matriz de controlabilidade do caso PCTL trifásico resulta em métodos de desacoplamento das entradas do multiconversor. Baseando-se nestes métodos, são propostas três estratégias de controle utilizando controladores de corrente monofásicos individuais. Dois deles utilizam PWM com portadora triangular, e o outro, um PWM por banda de tolerância. Para um dos casos, baseados em PWM a portadora triangular, propõe-se um processo de minimização de harmônicos de corrente, injetando-se à referência de cada modulador PWM um sinal de \"seqüência zero instantânea\", obtido a partir da solução de um problema de otimização. Para o caso baseado em banda de tolerância, conseguem-se satisfazer os critérios de desacoplamento pela sincronização e igual defasagem das funções de chaveamento dos diversos conversores via malhas PLL, e também pela injeção de uma corrente fictícia de \"seqüência zero instantânea\" às referências do controlador de corrente. Para os controladores propostos, discute-se a operação do PCTL durante a ocorrência de falhas ou manutenção. Apenas os conversores do tipo fonte de tensão são abordados neste trabalho. / The high power and performance levels required for the present and future power electronics converters can be achieved by connecting a set of smaller power units (multiconverter). By using appropriate control, not only perfect sharing of the power among the converters, but also harmonics reduction is obtained. This thesis presents, analyses and compares some multiconverter topologies, based on the values of the voltages and currents in the main components and in the spectra of the resulting current. As a result, the transformerless parallel connection of converters PCTL is shown to be a feasible solution, taking into account the existing power devices technology. The analysis of the three phase PCTL model and its controllability matrix suggests methods for decoupling the PCTL inputs. This results in two methods using carrier based current controller and one method using a \"tolerance band (TB)\" based controller. For the carrier based one, the injection of an optimized zero sequence reference voltage produces a reduction in the ripple of the individual currents. For the tolerance based one, the inputs coupling is reduced by the use of PLL synchronized PWM and by the injection of a \"fictitious zero sequence current in the TB controller. The operation of the PCTL under faults and maintenance condition is discussed. Only the voltage source converter is studied here.

Os elevados níveis de potência e desempenho solicitados pelas presentes e futuras aplicações de conversores estáticos de potência podem ser atingidos pela interconexão de unidades básicas menores (multiconversor). Com a utilização de uma estratégia de controle adequada consegue-se não apenas a potência total desejada e sua correta divisão entre as várias unidades básicas como também uma redução no conteúdo harmônico das correntes e tensões resultantes. Neste trabalho, algumas topologias de multiconversores monofásicos do tipo fonte de tensão são modeladas, analisadas e comparadas quanto às solicitações de corrente e tensão nos diversos componentes, e quanto ao espectro da corrente resultante. Desta discussão conclui-se que a \"Conexão em Paralelo de Conversores Sem Transformador\" (PCTL- parallel connection/transformerless) é viável, levando-se em conta as demais topologias e a tecnologia disponível em semicondutores de potência. A análise do modelo matemático e da matriz de controlabilidade do caso PCTL trifásico resulta em métodos de desacoplamento das entradas do multiconversor. Baseando-se nestes métodos, são propostas três estratégias de controle utilizando controladores de corrente monofásicos individuais. Dois deles utilizam PWM com portadora triangular, e o outro, um PWM por banda de tolerância. Para um dos casos, baseados em PWM a portadora triangular, propõe-se um processo de minimização de harmônicos de corrente, injetando-se à referência de cada modulador PWM um sinal de \"seqüência zero instantânea\", obtido a partir da solução de um problema de otimização. Para o caso baseado em banda de tolerância, conseguem-se satisfazer os critérios de desacoplamento pela sincronização e igual defasagem das funções de chaveamento dos diversos conversores via malhas PLL, e também pela injeção de uma corrente fictícia de \"seqüência zero instantânea\" às referências do controlador de corrente. Para os controladores propostos, discute-se a operação do PCTL durante a ocorrência de falhas ou manutenção. Apenas os conversores do tipo fonte de tensão são abordados neste trabalho. / The high power and performance levels required for the present and future power electronics converters can be achieved by connecting a set of smaller power units (multiconverter). By using appropriate control, not only perfect sharing of the power among the converters, but also harmonics reduction is obtained. This thesis presents, analyses and compares some multiconverter topologies, based on the values of the voltages and currents in the main components and in the spectra of the resulting current. As a result, the transformerless parallel connection of converters PCTL is shown to be a feasible solution, taking into account the existing power devices technology. The analysis of the three phase PCTL model and its controllability matrix suggests methods for decoupling the PCTL inputs. This results in two methods using carrier based current controller and one method using a \"tolerance band (TB)\" based controller. For the carrier based one, the injection of an optimized zero sequence reference voltage produces a reduction in the ripple of the individual currents. For the tolerance based one, the inputs coupling is reduced by the use of PLL synchronized PWM and by the injection of a \"fictitious zero sequence current in the TB controller. The operation of the PCTL under faults and maintenance condition is discussed. Only the voltage source converter is studied here.