Uma nova abordagem para inversores multiníveis em cascata utilizando células de comutação EIE

Abstract

A novel approach for cascaded multilevel inverters is presented in this paper. The proposed topology is based on the association of DC/DC converters developed from an active commutation cell called EIE. The multilevel Buck EIE inverter provides an AC output and low voltage stress levels over the power semiconductor devices. The output voltage is totally controlled and follows a reference signal, which assures low harmonic distortion for the output voltage without the necessity of using passive filters. Detailed circuit description is given as well as simulation and experimental results, in order to confirm the operation principle of the proposed topology. I. INTRODUÇÃONo intuito de viabilizar e garantir a operação de conversores de potência em elevados níveis de tensão ou corrente, tais como em drivers eletrônicos e compensadores estáticos, pode-se recorrer à associação de conversores estáticos e de células de comutação [1]. Essas associações constituem os denominados conversores multiníveis que, segundo pesquisa bibliográfica, tiveram seu primeiro registro na literatura há mais de 30 anos, em uma proposta de associação de duas células full-bridge [2][3][4]. Com o passar do tempo, novas topologias foram propostas e, atualmente, podese destacar dois grandes grupos de conversores multiníveis: topologias clamped e topologias cascateadas. Dentre as topologias clamped, destacam-se as associações diodeclamped e capacitor-clamped [5-6].As topologias clamped citadas são amplamente utilizadas devido ao número relativamente pequeno de interruptores utilizados e à ausência de fontes de alimentação independente para cada nível do conversor [7]. No entanto, para aplicações que requerem elevados níveis de corrente e/ou tensão, há uma grande limitação no uso destas topologias, uma vez que o número de componentes necessários (diodos e capacitores), bem como a tensão reversa em cada um deles e nos interruptores aumenta significativamente, diminuindo assim sua viabilidade econômica.As topologias em cascata, em seu arranjo convencional, possuem fontes de alimentação independentes para cada nível do conversor. Resumidamente, cada célula do conversor multinível em cascata é capaz de prover três níveis de tensão (0, +Vdc e -Vdc) e a tensão de saída total do conversor é representada pela soma das tensões advindas de cada nível do conversor.Conversores baseados na topologia cascateada apresentam vantagens, principalmente em função de sua implementação modular e viabilidade de utilização em aplicações com elevados níveis de tensão ou corrente [8]. Cabe ressaltar que estudos apontam para uma redução de até 15% no valor do custo de implementação, quando utilizada esta topologia [9].Diante do exposto, este artigo contribui com a apresentação de uma nova abordagem da topologia cascateada, por meio da implementação de um novo arranjo topológico denominado Inversor Multinível Buck EIE. Este arranjo possui como principal vantagem a possibilidade de ser utilizado em aplicações de elevada tensão, sem que os dispositivos interruptores sofram sever...

Desenvolvimento De Estágio PFC Utilizando a Associação De Conversores Sepic E Cuk Para Conexão De Fonte Programada De Alimentação Baseada Em Inversor Do Tipo Buck Eie

“…O inversor Buck EIE, mostrado na Figura 1, tem sua topologia baseada na associação de conversores CC-CC desenvolvidos a partir de uma célula de comutação ativa [2]. Sua finalidade consiste em fornecer uma tensão alternada totalmente controlada para a carga, cujos valores máximo e mínimo dependem das amplitudes das fontes de tensão contínua V1 e V2, além de seguir o sinal de referência desejado.…”