Inversor de tensão multinível com diodos de grampeamento em conexão piramidal

Abstract

Este trabalho apresenta o estudo e implementação do inversor multinível com diodos de grampeamento (DCML), comparando a estrutura tradicional à conexão piramidal, empregando fibra óptica entre o comando e o estágio de potência. Inicialmente são apresentadas as topologias básicas dos inversores multiníveis e suas vantagens em relação à topologia tradicional, quando aplicados no acionamento de máquinas elétricas de média tensão. Em seguida é feita uma análise mais detalhada do inversor multinível DCML de cinco níveis, onde são apresentados os princípios de funcionamento, técnicas de modulação, problemas de sobretensões, etc. É evidenciado o inconveniente desequilíbrio de tensão nos diodos de grampeamento do inversor DCML tradicional, sendo analisada solução para este problema através de modificação na conexão dos diodos da estrutura. É abordado o uso de fibra óptica nos inversores multiníveis, sendo apresentada metodologia de projeto para esta tecnologia. Por fim, é proposta uma metodologia de projeto para o inversor 5L-DC, com cálculo dos esforços de corrente nos interruptores e dimensionamento dos capacitores do barramento CC. Um protótipo monofásico de 8 kVA foi construído para validar experimentalmente as análises teóricas.