Inversores PWM trifásicos híbridos a capacitor chaveado para aplicações com reduzido ganho de tensão (high step-down)

Abstract

Neste trabalho serão apresentadas novas topologias de inversores PWM trifásicos fonte de tensão. Esses inversores foram gerados a partir de conversores CC-CC híbridos a capacitores chaveados (HSC). Tais topologias podem ser generalizadas e dividem os esforços de tensão igualmente em todos os interruptores e capacitores, além de manter todas as características de controlabilidade dos inversores fonte de tensão convencionais. As topologias são adequadas em aplicações nas quais os níveis de tensão na entrada e na saída são muito diferentes (i.e., alta taxa de conversão), situação em que as topologias convencionais operam com baixo desempenho. Esta tese apresenta uma análise completa de todas as topologias geradas. Um protótipo de 3,75 kW, com frequência de comutação de 30 kHz, tensão de entrada de 800 V e tensão de saída de 220 V (valor eficaz da tensão de linha) foi implementado para avaliar o desempenho dos inversores. Foi obtida uma eficiência de 97,4% (máximo de 98,1%), comprovando o bom desempenho das soluções propostas.

Abstract : This work presents new three-phase PWM DC-AC converter topologies. These novel inverters were generated by DC-DC hybrid switched capacitor (HSC) cells. All the generated converters can be generalized and the DC voltage is divided equally by the switches and the capacitors, while maintaining the full controllability behavior of the conventional topologies. The topologies are suitable in some applications such the conversion rate between DC and AC ports are high. In this case, conventional topologies will operate with low performance. This thesis presents a full analysis of all proposed topologies. A 3.75-kW prototype, with a switching frequency of 30 kHz, an 800 V input voltage and a 220 V output voltage were built to evaluate the prototype performance. An efficiency of 97.4% (peak of 98.1%) was achieved, proving the good performance of the proposed topologies.