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Title: Estudo e implementação de topologias multiníveis com indutores acoplados e número reduzido de componentes.
Other Titles: Study and implementation of multilevel topologies with coupled inductors and reduced number of components.
???metadata.dc.creator???: SILVA, Juliano Costa Leal da.
???metadata.dc.contributor.advisor1???: SILVA, Edison Roberto Cabral da.
Keywords: Conversores multiníveis;Laboratório de Eletrônica Industrial e Acionamento de Máquinas - UFCG;Indutores acoplados magneticamente;Inversores de quatro níveis;Inversores de cinco níveis;Inversor IHR-NPC-4N;Inversor 2L3L-FC;Inversor IHR-NPC-5N;Inversor IR-NPC-5N;Distorção harmônica;Perdas elétricas;Redução de componentes - inversores multinível;Multilevel Converters;Industrial Electronics and Machine Drive Laboratory - UFCG;Magnetically coupled inductors;Four-Level Inverters;Five-Level Inverters;Inverter IHR-NPC-4N;2L3L-FC Inverter;Inverter IHR-NPC-5N;IR-NPC-5N Inverter;Harmonic distortion;Electrical losses;Component reduction - multilevel inverters
Issue Date: Jul-2015
Publisher: Universidade Federal de Campina Grande
Citation: SILVA, Juliano Costa Leal da. Estudo e implementação de topologias multiníveis com indutores acoplados e número reduzido de componentes. 2015. 88f. (Dissertação de Mestrado) Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Centro de Engenharia Elétrica e Informática, Universidade Federal de Campina Grande - Paraíba - Brasil, 2015. Disponível em: http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/19970
???metadata.dc.description.resumo???: Este trabalho estuda a redução no número total dos componentes em quatro estruturas de conversores multiníveis. Isto possibilita a simplificação da estratégia de modulação utilizada para o controle das chaves, redução do custo e diminuição das perdas elétricas totais destes conversores. São discutidos um total de oito inversores multiníveis monofásicos, sendo quatro destes já conhecidos na literatura, chamados de convencionais, e os outros quatro que são propostos a partir da redução do número de chaves dos convencionais, utilizando indutores acoplados magneticamente entre braços unidirecionais complementares. Para cada conversor proposto é discutido sua operação e a estratégia de modulação utilizada. Em termos quantitativos, os inversores que utilizaram acoplamento indutivo obtiveram melhor relação entre o número de níveis da tensão de saída pelo número de chaves da topologia, melhor desempenho harmônico e menor nível de perdas elétricas nos semicondutores. Por outro lado, para a correta operação destes conversores, houve a necessidade de acrescentar um nível contínuo na tensão de referência de cada braço de modo que os diodos nos braços unidirecionais pudessem conduzir quando sua chave complementar fosse bloqueada. Deve-se ressaltar, ainda, que a redução dos semicondutores e acréscimo de um elemento magnético em um conversor multinível só é válida quando algum dos parâmetros de peso, volume e/ou custo total do conversor for inferior aos conversores multiníveis tradicionais e as relevâncias destes parâmetros devem estar especificadas no projeto do conversor, de acordo com a sua aplicação específica. Para efeito de validação dos conversores propostos, são apresentados os resultados de simulação obtidos além de alguns dos testes experimentais realizados no Laboratório de Eletrônica Industrial e Acionamento de Máquinas (LEIAM) pertencente à Universidade Federal de Campina Grande (UFCG).
Abstract: This work studies the reduction of the total number of components in four multilevel converters structures. This enables the simplification of modulation strategy used to control the switches, reducing the cost of these converters, besides contributing to the reduction of total electrical losses. They are discussed a total of eight single-phase multilevel inverters, four of these are already known in the literature, called conventional and the other four are proposed with the reduction of the conventional switches, using inductors magnetically coupled between unidirectional complementary legs. For each proposed converter it is discussed the operation and modulation strategy employed. In quantitative terms, the inverters using the inductive coupling obtained better relationship between the number of levels of the output voltage and the number of topology switches, better harmonic performance and lower level of electrical losses in semiconductors. Moreover, for the correct operation of these converters, it was necessary to add a offset reference voltage in each leg so that the diodes in the legs could conduct when a complementary switch is turned off. Also, it should be noted that the reduction of semiconductors and magnetic element added in a multilevel converter is only valid when any of the parameters of weight, volume and/or total cost of converter is lower than the traditional multilevel converters and the relevance of these parameters must be specified in converter design, according to its specific application. To validate the proposed converters it’s presented the obtained simulation results and some of the experimental tests performed in the Laboratory of Industrial Electronics and Machinery Drive (LEIAM) belonging to the Federal University of Campina Grande (UFCG).
Keywords: Conversores multiníveis
Laboratório de Eletrônica Industrial e Acionamento de Máquinas - UFCG
Indutores acoplados magneticamente
Inversores de quatro níveis
Inversores de cinco níveis
Inversor IHR-NPC-4N
Inversor 2L3L-FC
Inversor IHR-NPC-5N
Inversor IR-NPC-5N
Distorção harmônica
Perdas elétricas
Redução de componentes - inversores multinível
Multilevel Converters
Industrial Electronics and Machine Drive Laboratory - UFCG
Magnetically coupled inductors
Four-Level Inverters
Five-Level Inverters
Inverter IHR-NPC-4N
2L3L-FC Inverter
Inverter IHR-NPC-5N
IR-NPC-5N Inverter
Harmonic distortion
Electrical losses
Component reduction - multilevel inverters
???metadata.dc.subject.cnpq???: Engenharia Elétrica.
URI: http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/19970
Appears in Collections:Mestrado em Engenharia Elétrica.

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