EQ: Inversor Monofásico de 5 Níveis a Capacitor Chaveado Alimentado em Corrente

Abstract

Neste trabalho, um inversor monofásico de 5 níveis alimentado em corrente é apresentado. O circuito de potência é composto de duas pernas, essas pernas são células de capacitor chaveado de 3 níveis, onde cada perna cria uma tensão média instantânea positiva ou negativa, de acordo com a exigência da forma de onda sinusoidal de saída. O princípio de funcionamento e uma análise matemática do circuito ideal no modo de condução contínua são apresentados. A extensão da análise matemática para a topologia completa mostra que a topologia e a modulação proposta promovem uma equalização natural das tensões sobre os capacitores, portanto, um controle de balanço de tensão é desnecessário. Resultados experimentais foram obtidos com um protótipo de 115 W, tensão de entrada de 48 V, tensão de saída de 110 Vrms/50 Hz, frequência de comutação de 10 kHz. Os resultados iniciais corroboraram a análise matemática já desenvolvida. Contudo, a análise matemática da topologia completa ainda está em desenvolvimento e a etapa atual consiste na modelagem em espaço de estados. Obtidas as equações de estado, serão equacionados os esforços nos semicondutores e obtidas as equações para o dimensionamento dos componentes passivos. O ganho estático, o modelo dinâmico e o modelo de perdas por resistência equivalente (em função da frequência) também serão obtidos. Um segundo protótipo de 1 kVA, alimentado em 514 V e tensão de saída de 220 Vrms/50 Hz, será confeccionado, a fim de validar as equações de dimensionamento de componentes e os modelos matemáticos. O segundo protótipo deve operar em malha fechada, com um controlador baseado na norma Hinf.