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Revista Eletrônica de Potência (Brazilian Journal of Power Electronics)

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Issue: Volume 23 - Number 4
Publishing Date: dezembro 2018
Editor-in-Chief: Marcello Mezaroba
Editor Affiliation: Universidade do Estado de Santa Catarina
Modulação descontínua para conversor de capacitor flutuante com controle de tensão dos capacitores
Mauricio Mendes da Silva, Ademir Toebe, Humberto Pinheiro
414 - 423
http://dx.doi.org/10.18618/REP.2018.4.2797
Portuguese Data

Palavras Chaves: Conversor de Capacitor Flutuante, Máquina de Estados, Modulação Descontínua por Portadora

Resumo

Este artigo apresenta uma estratégia de modulação descontínua baseada em portadoras para um inversor de capacitores flutuantes de três níveis. Esta modulação é capaz de equilibrar as tensões dos capacitores flutuantes por meio de um controlador em malha fechada implementado em tempo discreto. A modulação descontínua produz na saída do inversor, através da modulação por largura de pulsos, tensões de linha com vários níveis de tensão, resultando em uma baixa distorção harmônica e distribuição igualitária das comutações nos interruptores. Uma máquina de estados é utilizada para decodificar as regiões de modulação com o propósito de reduzir-se o número de comutações. Com esta máquina de estados é proposto um controlador de tensão não linear para o capacitor flutuante de cada braço do inversor. A implementação desta estratégia é simples, além de exigir pouco esforço computacional, podendo ser implementada com facilidade em microntroladores e processadores digitais de sinais convencionais. Finalmente, o artigo apresenta diversos resultados obtidos com implementação em emulador de hardware, validando assim o desenvolvimento teórico e prático da estratégia de modulação.

English Data

Title: VOLTAGE REGULATION CONTROL OF A DISCONTINUOUS MODULATION FOR THREE LEVEL FLYING CAPACITOR CONVERTER

Keywords: Discontinuous Modulation, Flying Capacitor Converter, State Machine

Abstract

This paper presents a carrier-based discontinuous modulation strategy for a three-level flying capacitor inverter. This modulation is capable of balancing the voltages of flying capacitors by means of a closed-loop discrete time controller. Discontinuous modulation produces at the output of the inverter, through pulse width modulation, line voltages with various voltage levels, resulting in a low harmonic distortion and equal distribution of commutation on the switches. A state machine is used to decode the modulation regions in order to reduce the number of commutations. With this state machine, a nonlinear voltage controller for the flying capacitor of each inverter arm is proposed. The implementation of this strategy is simple, requiring little computational effort and can be easily implemented in conventional digital signal processors and microcontrollers.
Finally, this paper presents hardware in the loop results to validate the theoretical development of the proposed modulation strategy.

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