Conversores utilizando células de comutação de quatro estados

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica.O presente trabalho versa sobre conversores estáticos baseados em uma célula de comutação de quatro estados. Esta célula é formada por três interruptores, três diodos e um transformador trifásico conectado em . O comando dos interruptores é defasado em 120 , fazendo com que os conversores baseados nesta célula tenham três regiões de operação dadas em função da razão cíclica. A partir da célula de comutação proposta foram gerados os seis conversores CC-CC básicos e conversores CC-CA meia-ponte e ponte completa. Os conversores CC-CC buck, boost e buck-boost foram analisados em todas as regiões de operação, tanto no modo de condução contínuo, quanto no descontínuo. Para estas situações, foram mostradas as etapas de operação, as principais formas de onda, o ganho estático, a característica de saída, as ondulações e os filtros de entrada e saída, e ainda resultados experimentais e/ou de simulação. Foram estudados conversores CC-CA meia-ponte baseados nas células de comutação de três e quatro estados. Para os dois casos, realizou-se a análise teórica para o modo de condução contínuo, o estudo da modulação PWM senoidal e do filtro empregado, bem como se implementou as estruturas. O conversor CC-CA meia-ponte apresenta tensão de saída de três níveis quando se utiliza a célula de três estados e, de quatro níveis quando se utiliza a célula de quatro estados. Como características gerais dos conversores baseados na célula de comutação de quatro estados pode-se destacar que a freqüência nos elementos dos filtros é três vezes maior que a freqüência de comutação, e que a tensão e/ou a corrente sobre estes elementos é um terço da que estariam submetidos nos conversores clássicos. Desse modo, ao utilizar a célula de comutação de quatro estados obtém-se uma significativa redução dos filtros, reduzindo peso e volume, além de possibilitar a melhora da resposta dinâmica