Modulation technique for THD reduction in three-level flying capacitor multilevel inverter

Given the need to improve the existing technologies for electrical energy conversion into high power systems, this works purpose to design, analyze and implement a modulation technique that aims to reduce the output voltage harmonic content on the three-level flying capacitor multilevel inverter. Some of the various conventional modulation techniques (PSPWM, LSPWM, HE-PWM e CSV-PWM) have been analyzed and implemented in FPGA controller in order to compare their performance features with the proposed modulation technique. Furthermore, the losses study of the three-level flying capacitor multilevel inverter topology and the total harmonic distortion theoretical analysis of the proposed modulation technique have been made. Finally, the digital implementation of the techniques showed consistent results with experimentally obtained waveforms with high quality resolution. The comparison between the modulation strategies in the THD rates resulted positively for the proposed modulation, which THD experimental results in the line output voltage showed the best performance for all range of modulation indexes compared to techniques PSPWM, LSPWM-POD and CSV-PWM and the reduction of up to 4.5% better than HE-PWM. This proved the theoretical study done and its application in three-level flying capacitor multilevel inverter.Diante da necessidade em aperfeiçoar as tecnologias existentes para a conversão de energia elétrica em sistemas de alta potência, este trabalho tem por finalidade projetar, analisar e implementar experimentalmente uma técnica de modulação com o intuito de reduzir o conteúdo harmônico da tensão de saída em um inversor multinível com capacitor flutuante de três níveis. Algumas das diversas técnicas de modulação (PSPWM, LSPWM, HE-PWM e CSV-PWM) foram analisadas e implementadas no controlador digital FPGA a fim de comparar suas características de desempenho com a técnica de modulação proposta. Além disso, foi realizado o estudo de perdas da topologia de inversor multinível com capacitor flutuante de três níveis e a análise teórica da distorção harmônica total da modulação proposta. Finalmente, o desenvolvimento digital das técnicas mostrou resultados coerentes, com formas de onda obtidas experimentalmente com alta qualidade de resolução. A comparação entre as estratégias de modulação em termos de DHT resultou positivamente à modulação proposta, cujos resultados experimentais de DHT nas tensões de linha na saída apresentaram o melhor desempenho para toda a faixa de índices de modulação comparadas às técnicas PSPWM, LSPWM-POD e CSV-PWM e uma redução de até 4,5% em relação à HE-PWM. Isto comprova o estudo teórico realizado e sua aplicação no inversor multinível com capacitor flutuante de três níveis