BR102012023337A2 - Sistema de conversores estáticos multiníveis modulares - Google Patents

Abstract

SISTEMA DE CONVERSORES ESTÁTICOS MULTINÍVEIS MODULARES. A presente invenção refere-se a um sistema de conversão estática de energia elétrica que retifica tensões alternadas e para gerar um barramento de corrente contínua. Tal sistema possui característica modular, com dois níveis de modularização, o primeiro nível de módulo sendo composto de sub-módulos de segundo nível, aonde se incluem como alternativas para o invento diferentes configurações de sub-módulos de conversão monofásicos unidirecionais. Com isto, os conversores formados possuem capacidade de retificação com fluxo unidirecional de potência. Cada módulo é baseado na conexão de sub-módulos em série e confere uma característica de conversor multiníveis, aonde os níveis de tensão sobre os dispositivos semicondutores e capacitores são menores que os níveis de tensão no barramento de saída em CC. O presente invento também se refere a modo de operação para tais tipos de conversores, o qual é mantém os níveis de tensão nos módulos e sub-módulos regulados, enquanto garante a qualidade das formas de onda de corrente drenadas das fontes ou rede CA. O presente invento ainda se refere a um sistema de acionamento para máquinas elétricas com estágio retificador unidirecional conforme descrito e um conversor modular multiníveis conectado a seu barramento de saída CC alimentando uma máquina elétrica.

Description

Relatório Descritivo de Patente de Invenção “SISTEMA DE CONVERSORES ESTÁTICOS MULTINÍVEIS MODULARES” Campo da invenção A presente invenção se relaciona de forma geral com a área da Eletrônica de Potência. Em particular, a presente invenção é direcionada a retificadores multiníveis unidirecionais (retificadores) para aplicações em alta ou média tensão. A presente invenção refere-se a uma nova série de retificadores auto-comutados PWM modulares que são utilizados para a conversão estática de corrente alternada (CA) para corrente contínua (CC) objetivando o suprimento de eletricidade para cargas que necessitem de CC, tais como acionamentos elétricos, sistemas de transmissão em alta tensão em corrente contínua (HVDC), Transmissão em média tensão em corrente contínua (MVDC), entre outros. Os retificadores, concomitantemente à conversão CA-CC, são capazes de prover alta qualidade à corrente elétrica drenada de uma fonte ou rede CA atingindo altos valores de fator de potência e também apresenta controlabilidade da corrente ou da tensão em sua saída em CC.

Antecedentes da invenção A primeira aplicação de patente de conversor que utiliza princípios operacionais semelhates é vista em [MARQUARDT, Rainer, “Stromrichterschaltungen mit verteilten Energiespeichern”, DE10103031A1, 2002]. A esta classe de conversores se dá, tipicamente, o nome conversor modular multiníveis (MMC - do inglês “modular multilevel converter”). O conversor MMC (modular multilevel converter) é comumente apresentado na literatura, como em [M. Hagiwara, H. Akagi, “PWM control and experiment of modular multilevel converters”, Power Electronics Specialists Conference, 2008], Desde a publicação da primeira patente, a qual cita apenas duas topologias de submódulo, de funcionamentos idênticos, houve a publicação de diferentes tipos de submódulos, como em [HILLER, Marc, “Stromrichterschaltung mit verteilten Energiespeichern”, EP1920526B1, 2007] e [MARQUARDT, Rainer, “Inverter for high voltages” WO2011/067120A1,2011]. O problema da corrente de circulação no conversor MMC, discutido em [T. Qingrui, X. Zheng, H. Hongyang, Z. Jing, "Parameter design principie of the arm inductor in modular multilevel converter based HVDC", International Conference on Power System Technology, 2010], tem origem na diferença entre as somas das tensões geradas pelos submódulos de duas pernas diferentes. Estas diferenças de tensões, aplicadas às impedâncias presentes em cada perna, dão origem às correntes de circulação. Para que esta corrente não alcance valores demasiadamente altos, que possam danificar ou comprometer a eficiência do conversor, indutores de braço são utilizados em série com cada um dos braços do conversor, como em [DOMMASCHK, Mike, et al., “Vorrichtung zum umrichten eines Elektrischen Stromes”, EP 2 100 367 B1, 2008].

Em [M. Hiller, D. Krug, R. Sommer, S. Rohner, "A new highly modular médium voltage converter topology for industrial drive applications", 13th European Conference on Power Electronics and Applications, 2009] as correntes ideais de conversor com elementos armazenadores de energia separados empregando um dos submódulos descritos em [MARQUARDT, Rainer, “Stromrichterschaltungen mit verteilten Energiespeichern”, DE10103031A1,2002] são apresentadas.

Objeto da invenção , I É objeto da presente invenção um sistema de conversão estática de energia elétrica que retifica tensões alternadas e gera um barramento de corrente contínua. Tal sistema possui característica modular, com dois níveis de modularização, o primeiro nível de módulo sendo composto de sub-módulos de segundo nível, aonde se incluem como alternativas para o invento diferentes configurações de sub-módulos de conversão monofásicos unidirecionais. Com isto, os conversores formados possuem capacidade de retificação com fluxo unidirecional de potência. Cada módulo é baseado na conexão de sub-módulos em série e confere uma característica de conversor multiníveis, aonde os níveis de tensão sobre os dispositivos semicondutores e capacitores são menores que os níveis de tensão no barramento de saída em CC. O presente invento também se refere a modo de operação para tais tipos de conversores, o qual é mantém os níveis de tensão nos módulos e sub-módulos regulados, enquanto garante a qualidade das formas de onda de corrente drenadas das fontes ou rede CA. O presente invento ainda se refere a um sistema de acionamento para máquinas elétricas com estágio retificador unidirecional conforme descrito e um conversor modular multiníveis conectado a seu barramento de saída CC alimentando uma máquina elétrica.

Breve descrição das figuras A presente invenção pode ser mais bem compreendida através de uma descrição detalhada, com o auxílio das figuras em anexo, onde: Figura 1. (Conversor MMC como normalmente apresentado na literatura.) Figura 2. (Topologia do submódulo proposto 1 de acordo com a presente invenção.) Figura 3. (Topologia do submódulo proposto 2 de acordo com a presente invenção.) Figura 4. (Topologia do submódulo proposto 3 de acordo com a presente invenção.) Figura 5. (Topologia do submódulo proposto 4 de acordo com a presente invenção.) Figura 6. (Topologia do submódulo proposto 5 de acordo com a presente invenção.) Figura 7. (Topologia do submódulo proposto 6 de acordo com a presente invenção.) Figura 8. (Topologia do submódulo proposto 7 de acordo com a presente invenção.) Figura 9. (Estrutura de conversor multinível modular proposta 1 de acordo com a presente invenção.) Figura 10. (Estrutura de conversor multinível modular proposta 2 de acordo com a presente invenção.) Figura 11. (Estrutura de conversor multinível modular proposta 3 de acordo com a presente invenção.) Figura 12. (Estrutura de conversor multinível modular proposta 4 de acordo com a presente invenção.) Figura 13. (Estrutura de conversor multinível modular proposta 5 de acordo com a presente invenção.) Figura 14. (Estrutura de conversor multinível modular proposta 6 de acordo com a presente invenção.) Figura 15. (Possíveis formas de onda ideais das correntes no lado CA do conversor formado pela aplicação do submódulo da Figura 2, 3, 4, 5, 6 ou 7 na estrutura apresentada na Figura 11, 12, 13 ou 14.) Figura 16. (Modelo de um conversor multiníveis modular considerando possíveis resistências e indutâncias entre os braços do conversor.) Figura 17. (Possíveis formas de onda teóricas da corrente, tensão e potência normalizados no braço 1 de um conversor formado pela aplicação do submódulo da Figura 2, 3, 4, 5, 6 ou 7 na estrutura apresentada na Figura 11, 12, 13 ou 14.) Figura 18. (Definições dos ângulos onde terminam e começam cada um dos setores.) Figura 19.(Exemplo de forma de onda de corrente no braço 1 para um ângulo diferente de zero.) Figura 20.(Controlador de corrente proposto.) Figura 21 .(Controlador de tensão proposto.) Figura 22.(Correntes nas fases de entrada em CA do conversor obtidas através de simulação numérica.) Figura 23.(Correntes nos braços 1, 2 e 3 do conversor obtidas através de simulação numérica.) Figura 24.(Correntes nos braços 4, 5 e 6 do conversor obtidas através de simulação numérica.) Figura 25.(Corrente nos terminais em CC do conversor obtidas através de simulação numérica.) Figura 26.(Somas das tensões sobre os elementos armazenadores de cada uma dos seis braços do conversor durante transitórios de carga.) Figura 27.(Exemplo de aplicação do conversor proposto em sistemas de transmissão de energia.) Figura 28.(Exemplo de aplicação do conversor proposto em sistemas de acionamento elétrico quando o retificador e o inversor estão fisicamente próximos.) Figura 29.(Exemplo de aplicação do conversor proposto em sistemas de acionamento elétrico quando o retificador e o inversor estão fisicamente afastados.) Descrição detalhada da invenção A Figura 1 mostra a topologia do conversor MMC (modular multilevel converter), como comumente apresentado na literatura, como em [M. Hagiwara,H. Akagi, “PWM control and experimente of modular multilevel converters”, Power Electronics Specialists Conference, 2008], A primeira aplicação depatente deste conversor pode ser vista em [MARQUARDT, Rainer, “Stromrichterschaltungen mit verteilten Energiespeichern”, DE10103031B4, 2002], As principais características deste conversor são a conversão de corrente alternada para corrente contínua (CA-CC) de energia elétrica, com capacidade de processamento de fluxo bidirecional de potência, armazenamento distribuído de energia, de forma modular, e a baixa tensão de bloqueio necessária para os dispositivos interruptores que existem em cada submódulo (SM).Na Figura 1 ,Fa, Fb, Fc representam os terminais de conexão do lado CA do conversor, enquanto P e N representam os terminais da conexão do lado CC do conversor. Cada bloco assinalado como SM representa um submódulo de um módulo correspondente, também chamado braço do conversor, enquanto que NSM representa o número de submódulos por braço, e é sempre maior que um. Os indutores Lhr serão aqui denominados como indutores de braço, e são responsáveis, principalmente, por limitar as correntes de circulação entre as pernas do conversor. Outra finalidade destes indutores é limitar a taxa de crescimento da corrente nos terminais de saída em CC do conversor em caso de falta.

Desde a publicação da patente mencionada acima, a qual cita apenas duas topologias de submódulo, de funcionamentos idênticos, houve a publicação de diferentes tipos de submódulos, como em [HILLER, Marc, “Stromrichterschaltung mit verteilten Energiespeichern”, EP1920526B1, 2007] e [MARQUARDT, Rainer, “Inverter for high voltages” WO2011/067120A1,2011]. A Figura 2 apresenta uma topologia de submódulo de acordo com a presente invenção. Esta é basicamente composta por uma unidade armazenadora de energia cx, um interruptor estático controlado bidirecional em corrente, mas unidirecional em tensão St, cujo fluxo de corrente só pode ser controlado em uma direção, e um diodo Dx. Diferentemente dos outros submódulos apresentados em trabalhos anteriores,a tensão de saídavSM do submódulo apresentado na Figura 2 só pode ser imposta através do sinal de comando de Si se a corrente iSM for positiva. Caso a corrente^ seja positiva, a tensão vSM assumirá o valor da tensão vc presente no elemento armazenador de energia Cx se o interruptor for comandado a conduzir, ou assumirá o valor 0 (zero) caso o interruptor 5t seja comandado a bloquear.Caso a corrente^ seja negativa, a tensão de saídat?SM não poderá ser controlada, e assumirá o valor da tensão vc presente no elemento armazenador de energia Cx. A Figura 3 apresenta uma topologia de submódulo de acordo com a presente invenção. Esta apresenta características idênticas ao submódulo apresentado na Figura 2, apenas possui uma disposição diferente dos componentes internos. A Figura 4 apresenta outra topologia de submódulo de acordo com a presente invenção. Esta é basicamente composta por duas unidades armazenadoras de energia C± e C2, dois interruptores estáticos controlados bidirecionais em corrente, mas unidirecionais em tensão 51 e 5t, cujos fluxos de corrente só podem ser controlados em uma direção, e dois diodos, Dt e d2. A tensão de saída vSM do submódulo apresentado na Figura 4 só pode ser imposta através dos sinais de comando de 5± e 5, se a corrente iSM for positiva. Caso a corrente íSm seja positiva, a tensão vSM assumirá um dos valores de tensão descritos na Tabela 2.

Tabela 2 - Tensão gerada pelo submódulo da Figura 4 de acordo com o estado dos interruptores controlados st e 5Z.

Caso a corrente iSM seja negativa, a tensão de saída não poderá ser controlada, e assumirá o valor da tensão^c. + vcs- As topologias de submódulos apresentadas nas Figuras 5, 6, 7 possuem todas as mesmas características do submódulo apresentado na Figura 4, possuindo apenas uma disposição diferente dos componentes internos.

Um conversor modular multinível empregando o submódulo da Figura 2, 3, 4, 5, 6 ou 7 tem características de retificador com fluxo unidirecional de potência para altas tensões. As vantagens deste conversor são, principalmente, o menor custo, pois utiliza apenas um interruptor controlado por submódulo, e a maior robustez com relação a comandos errôneos do interruptor controlado, pois mesmo comandado indevidamente, não há risco de curto-circuito no elemento armazenador de energia Ct. A Figura 8 apresenta outra topologia de submódulode acordo com a presente invenção. O circuito básico do submódulo é composto por uma unidade armazenadora de energia Ct, dois interruptores estáticos controlados bidirecionais em corrente, mas unidirecionais em tensão S± e 52, cujos fluxos de corrente só podem ser controlados em uma direção, e dois diodos^i e D2. A tensão de saída referente a este submódulo também só poderá ser controlada através do sinal de comando dos interruptores controlados 5t e s2 se a corrente ísm for positiva. Caso a corrente i^seja positiva, a tensão%iW gerada pelo submódulo da Figura 8 assumirá um dos valores de tensão descritos na Tabela 1.

Tabela 1 - Tensão gerada pelo submódulo da Figura 8 de acordo com o estado dos interruptores controlados st e Sz.

Caso a corrente íSm seja negativa, a tensão de saída gerada não poderá ser controlada, e assumirá o valor da tensão vc presente no elemento armazenador de energia c±.

Um conversor modular multinível empregando o submódulo da Figura 8tem como principal vantagema possibilidade de gerar entre os pontos de conexão P e N, na Figura 1, uma tensão de amplitude menor que o valor de pico da tensão CA presente entre os pontos de conexão Fa, Fb, Fc, utilizando apenas dois interruptores controlados por submódulo. Assim, casos de curto-circuito no circuito conectado entre os pontos P e N da Figura 1 podem ter a corrente limitada através da redução da tensão CC entre os pontos P e N sem o acionamento de proteções ou funcionamento anormal do conversor. Outra vantagem é a maior robustez com relação a comandos errôneos dos interruptores controlados Si e S2, pois mesmo comandados indevidamente, não há risco de curto-circuito no elemento armazenador de energia Cx. O problema da corrente de circulação no conversor MMC, discutido em [T. Qingrui, X. Zheng, H. Hongyang, Z. Jing, "Parameter design principie of the arm inductor in modular multilevel converter based HVDC", International Conference on Power System Technology, 2010], tem origem na diferença entre as somas das tensões geradas pelos submódulos de duas pernas diferentes. Estas diferenças de tensões, aplicadas às impedâncias presentes em cada perna, dão origem às correntes de circulação. Para que esta corrente não alcance valores demasiadamente altos, que possam danificar ou comprometer a eficiência do conversor, indutores de braço são utilizados em série com cada um dos braços do conversor, como em [DOMMASCHK, Mike, et al., “Vorrichtung zum umrichten eines Elektrischen Stromes”, EP 2 100 367 B1,2008], A Figura 9 apresenta um conversor modular multinível para alta tensão de acordo coma presente invenção. Os pontos Fa, Fb, Fc representam os terminais de conexão do lado CA do conversor, enquanto P e M representam os terminais da conexão do lado CC do conversor. Cada bloco assinalado como SM representa um submódulo do conversor, enquanto que nsm representa o número de submódulos por braço, e é sempre maior que um. Os indutores Lbr, são indutores de braço. A diferença entre este conversor e os antecedentes do estado-da-técnica é a utilização de indutores de braço apenas nos braços 1, 2, e 3. A Figura 10 apresenta um conversor modular multinível para alta tensão referente a esta invenção. Os pontos Fa, Fh, Fc representam os terminais de conexão do lado CA do conversor, enquanto P e N representam os terminais da conexão do lado CC do conversor. Cada bloco assinalado como SM representa um submódulo do conversor, enquanto que NSM representa o número de submódulos por braço, e é sempre maior que um. Os indutores Lb}~ são indutores de braço. A diferença entre este conversor os antecedentes encontrados na literatura é a utilização de indutores de braço apenas nos braços 4, 5, e 6. A Figura 11 apresenta outra configuração para um conversor modular multinível para alta tensão de acordo com a presente invenção. Os pontos Fa, Fb, Fc representam os terminais de conexão do lado CA do conversor, enquanto P e N representam os terminais da conexão do lado CC do conversor. Cada bloco assinalado como SM representa um submódulo do conversor, enquanto que Nsm representa o número de submódulos por braço, e é sempre maior que um. O indutor LDC, conectado entre o ponto que conecta os braços 1,2 e 3 e o ponto P, pode ter como finalidade a diminuição da ondulação de corrente no circuito conectado entre os pontos P e Ar, e/ou a limitação da taxa de crescimento das correntes no circuito em caso de faltas, e/ou a diminuição do ruído eletromagnético gerado pelo conversor. Este conversor caracteriza-se principalmente pela não inserção de indutores entre os braços e/ou pernas do conversor com a finalidade do controle ou limitação das correntes de circulação ou diminuição da taxa de crescimento das correntes no circuito devido à faltas, ou diminuição do ruído eletromagnético gerado pelo conversor. A limitação ou eliminação das correntes de circulação neste conversor é realizada através de um esquema adequado de controle e modulação usados para gerar os sinais de comando para cada um dos interruptores controlados presentes em cada um dos submódulos. A Figura 12 apresenta outro conversor modular multinível para alta tensão de acordo com a presente invenção. Os pontos Fa, Fb, Fc representam os terminais de conexão do lado CA do conversor, enquanto P e N representam os terminais da conexão do lado CC do conversor. Cada bloco assinalado como SM representa um submódulo do conversor, enquanto que NSM representa o número de submódulos por braço, e é sempre maior que um. O indutor lDC, conectado entre o ponto que conecta os braços 4,5 e 6 e o ponto N, pode ter como finalidade a diminuição da ondulação de corrente no circuito conectado entre os pontos P e N, e/ou a limitação da taxa de crescimento das correntes no circuito em caso de faltas, e/ou a diminuição do ruído eletromagnético gerado pelo conversor. Este conversor caracteriza-se principalmente pela não inserção de indutores entre os braços e/ou pernas do conversor com a finalidade do controle ou limitação das correntes de circulação ou diminuição da taxa de crescimento das correntes no circuito devido à faltas, ou diminuição do ruído eletromagnético gerado pelo conversor. A limitação ou eliminação das correntes de circulação neste conversor é realizada através de um esquema adequado de controle e modulação usados para gerar os sinais de comando para cada um dos interruptores controlados presentes em cada um dos submódulos. A Figura 13 apresenta outro conversor modular multinível para alta tensão de acordo com a presente invenção. Os pontos Fa, Fb, Fc representam os terminais de conexão do lado CA do conversor, enquanto P e N representam os terminais da conexão do lado CC do conversor. Cada bloco assinalado como SM representa um submódulo do conversor, enquanto que NSM representa o número de submódulos por braço, e é sempre maior que um. O indutor LDCp, conectado entre o ponto que conecta os braços 1,2 e 3 e o ponto P, bem como o indutor LDCn, conectado entre o ponto que conecta os braços 4,5 e 6 e o ponto N podem ter como finalidade a diminuição da ondulação de corrente no circuito conectado entre os pontos F e N, e/ou a limitação da taxa de crescimento das correntes no circuito em caso de faltas, e/ou a diminuição do ruído eletromagnético gerado pelo conversor. Este conversor caracteriza-se principalmente pela não inserção de indutores entre os braços e/ou pernas do conversor com a finalidade do controle ou limitação das correntes de circulação ou diminuição da taxa de crescimento das correntes no circuito devido à faltas, ou diminuição do ruído eletromagnético gerado pelo conversor. A limitação ou eliminação das correntes de circulação neste conversor é realizada através de um esquema adequado de controle e modulação usados para gerar os sinais * de comando para cada um dos interruptores controlados presentes em cada um dos submódulos.

No conversor da Figura 13, os indutores LDCp e LDCn podem ainda ser magneticamente acoplados ou não. O acoplamento magnético pode ainda ocorrer através do ar ou através de algum material com propriedades ferromagnéticas. A Figura 14 apresenta outro conversor modular multinível para alta tensão de acordo com a presente invenção. Os pontos Fa, Fb, Fc representam os terminais de conexão do lado CA do conversor, enquanto P e N representam os terminais da conexão do lado CC do conversor. Cada bloco assinalado como SM representa um submódulo do conversor, enquanto que NSM representa o número de submódulos por braço, e é sempre maior que um. Este conversor caracteriza-se principalmente pela não inserção de indutores entre os braços e/ou pernas do conversor com a finalidade do controle ou limitação das correntes de circulação ou diminuição da taxa de crescimento das correntes no circuito devido à faltas, ou diminuição do ruído eletromagnético gerado pelo conversor. A limitação ou eliminação das correntes de circulação neste conversor é realizada através de um esquema adequado de controle e modulação usados para gerar os sinais de comando para cada um dos interruptores controlados presentes em cada um dos submódulos.

Em [M. Hiller, D. Krug, R. Sommer, S. Rohner, "A new highly modular médium voltage converter topology for industrial drive applications", 13th European Conference on Power Electronics and Applications, 2009] as correntes ideais de conversor com elementos armazenadores de energia separados empregando um dos submódulos descritos em [MARQUARDT, Rainer, “Stromrichterschaltungen mit verteilten Energiespeichern”, DE10103031A1, 2002] são apresentadas. Tais correntes não podem ser obtidas com os submódulos das figuras 2, 3, 4, 5, 6 e 7, pois estes não podem controlar as tensões geradas quando a corrente iSM é negativa. Portanto, uma nova estratégia de controle e modulação é necessária para que esses submódulos possam ser empregados.

Com relação ao submódulos apresentado nas Figura 2 e 3, percebe-se que se íSm é positiva, só pode-se retirar energia do submódulo, já que este só pode gerar uma tensão de saída vSM positiva. Portanto, é necessário que a corrente iSM seja negativa durante um intervalo de tempo, para que alguma energia seja entregue ao submódulo, e se consiga o equilíbrio da energia armazenada em Clm Não é possível controlar a tensão vSM durante este intervalo de tempo.

Considerando-se que o submódulo da Figura 2, 3, 4, 5, 6ou7é empregado em uma das estruturas apresentadas nas Figuras 1,9, 10, 11, 12, 13ou14, percebe-se que dois braços não devem ter correntes negativas simultaneamente. Tal situação acarretaria na inviabilidade do controle de uma ou mais correntes no lado CA, ia, ib, ie, e/ou na inviabilidade do controle da corrente no lado CC, iDc. Portanto, idealmente, apenas uma das correntes iatP, ib,p, ie.p, ia,n, ííc.„ deve ser negativa em um dado instante, para que as correntes no lado CA, ia, ib, ic, e a corrente no lado CC, iDC, possam ser controladas em todos os instantes de tempo.

Considerando um conversor formado pela aplicação do submódulo da Figura 2, 3, 4, 5, 6 ou 7 na estrutura apresentada na Figura 11, 12, 13 ou 14, por exemplo, e que o conversor drena dos pontos Fa, Fb, Fc correntes senoidais trifásicas perfeitas, e que entre os pontos P e N existe a passagem de corrente contínua perfeita no mesmo sentido indicado por iDC, tem-se naFigura 15, possíveis formas de onda das variáveis?^, i'b,p, i'c,p, 4,«.Estas variáveis correspondem, respectivamente, aos valores normalizados das correntes ia,p, it.p, ic,P, W. ib,n, iCjn e ídc» com relação ao valor de pico das correntes no lado CA, ía, ih, ic . As correntes i’a, i'b eia correspondem aos valores normalizados das correntes ia, ih, ic, com relação ao valor de pico das mesmas. A variável i^c corresponde ao valor normalizado de iDC com relação à mesma variável das demais normalizações.

Ainda com relação à Figura 15, verifica-se que um período das formas de onda das correntes de entrada foi dividido em seis setores, a 56, e que em cada um destes setores as correntes nos braços 1, 2, 3, 4, 5 e 6 podem assumir os valores das correntes do lado CA, ia, íb, ic, do lado CC, iDC, ou uma combinação destas. No setor 5^ por exemplo, a corrente no braço 1 assume o valor da corrente no ponto de conexão Fa, ou seja, ia. A corrente no braço 4é, então, nula. A corrente no braço 5 assume o valor da corrente no lado CC, ou seja, bc- A corrente no braço 2é, então, a soma entre a corrente no ponto de conexão Fbe a corrente no lado CC, iDC. A corrente no braço 3 assume o valor da corrente no ponto de conexão Fc, ou seja, ic. A corrente no braço 6é, então, nula. Apenas a corrente no braço 2é negativa durante o setor St.

Na Figura 15, a duração de cada setor equivale exatamente a um sexto da duração total do período das formas de onda das correntes no lado AC. No entanto, a duração de cada setor pode ser propositalmente modificada, com propósitos que serão explicados mais adiante.

Sempre há apenas quatro braços ativos em cada setor. Em outras palavras, a cada instante há passagem de corrente apenas em quatro braços do conversor. As tensões geradas por dois dos braços ativos controlam duas das correntes de entrada ia, ib, ic, ou duas combinações linearmente independentes destas correntes. Isto é suficiente para controlar totalmente as correntes de entrada, já que a conexão do lado AC é realizada a três fios. A tensão gerada por outro dos quatro braços ativos é usada para controlar a corrente de saída, iDC. O quarto braço ativo, que possui corrente negativa, não pode ser usado para controlar nenhuma variável, já que a tensão por ele gerada não pode ser controlada. A Figura 16apresenta o circuito equivalente das estruturas das Figuras 1, 9, 10, 11, 12, 13 e 14 empregando um submódulo qualquer. As indutâncias L-l, l2, Z-3, l±, ls e i6 representam as indutâncias de braço, Lhr, caso existam, de acordo com a estrutura, ou as indutâncias parasitas existentes devido às conexões físicas entre os submódulos. As resistências denominadas Rt, R2, R3, i?4, e i?6 respresentam a soma das resistências dos indutores de braço, caso existam, de acordo com a estrutura, com as resistências das conexões físicas entre os submódulos. Caso,para um dado braço de uma dada estrutura, não exista o respectivo indutor de braço, então a resistência associada com tal braço Rlt R2, R3, R4, Rs ou Rs, representa apenas a resistência da conexão física existente entre este braço e o resto do circuito. A indutância LDC representa a soma das indutâncias no caminho da corrente iDC, podendo incluir indutâncias propositalmente incluídas, como nas estruturas das Figuras 11, 12, 13, ou apenas as indutâncias das conexões do conversor e a indutância equivalente do circuito conectado ao lado CC do conversor. A resistência Rdc representa a soma das resistências no caminho da corrente iDC, compreendendo as resistências das conexões do conversor e as resistências presentes no circuito conectado ao lado CC do conversor.Considera-se, para efeito de análise, que os pontos de conexão do lado CA do conversor, Fa, Fb, Fc, estão conectados a uma fonte senoidal trifásica de tensões de fase va, vb e ve, através de um filtro trifásico composto por três indutâncias Lf e três resistênciasí?/. A fonte de tensãoVW faz referência a uma carga com características de fonte de tensão, embora outros tipos de carga possam ser utilizados. A Figura 17 apresenta as formas teóricas obtidas a partir do modelo da Figura 16, considerando qualquer uma das estruturas apresentadas nas Figuras 11, 12, 13 ou 14, o submódulo apresentado na Figura 2, 3, 4, 5, 6, ou 7, e o modo de funcionamento referente à Figura 15. A primeira forma de onda refere-se a corrente normalizada no braço 1, A segunda forma de onda, chamada de vátP, refere-se ao valor médio local da soma das tensões geradas pelos submódulos pertencentes ao braço 1, normalizadas em relação à Hsm-Vc, onde Nsm representa o número de submódulos por braço e Vc representa a tensão no elemento armazenador de energia clmA variáveli^Q, presente nos setores^i e 54, refere-se à tensão va - vb normalizada com relação à NSM-VC. A variável v’ca, presente nos setores 53 e 56, refere-se à tensão vc - va normalizada com relação à NSM-VC. A variável G, que aparece nos setores S2, 54 e S6, é referente à tensão VDC normalizada com relação à NSM-VC. A forma de onda da variável ?'?? mostrada na Figura 17 foi obtida desconsiderando-se todas as quedas de tensões sobre todas as indutâncias e resistências da Figura 16.

Em regime permanente, toda a potência entregue pelas fontes de tensão conectadas ao lado CA do conversor, va, vh e vc, desde que todas as perdas sejam desconsideradas, deve ser entregue à fonte de tensão VDC, conectada ao lado CC. Consequentemente, para que este equilíbrio exista, a corrente normalizada i!DC deve valer: .? 3 M

lDC ~ ? G

Onde M equivale ao valor normalizado da tensão de pico das tensões de entrada va, vb e vc com relação à NSM-VC, e ? representa a defasagem entre as tensões va, vb, vc, e as correntes ia, ib, ic.

Embora as formas de onda nas Figuras 15 e 17 refiram-se a operação com ? nulo, o modo de funcionamento referente a essas mesmas figuras permite o funcionamento com ângulo de defasagem ? entre -30a e 30°. A terceira forma de onda, ?!??, representa a potência média local no braço 1, calculada como sendo o produto entre as variáveis 4,P e vá,p. A média de pla>p sobre um período da corrente no lado CA do conversor, desde que respeitadas as formas de onda de tensão e corrente descritas anteriormente, é nula.

Um conversor com elementos armazenadores de energia separados, tenha ele a estrutura da Figura 1, 9, 10, 11, 12, 13 ou 14, deve ser capaz de controlar a potência ativa entregue para cada um dos submódulos, de modo que seja possível manter a energia armazenada sempre próxima do valor nominal. Idealmente, a potência entregue a cada um dos submódulos seria nula. No entanto, devido às perdas internas do submódulo, é necessário manter um fluxo controlado de potência ativa em cada um dos submódulos, de modo que tais perdas sejam compensadas. Em [P. Munch, D. Gorges, M. Izak, S. Liu, "Integrated current control, energy control and energy balancing of Modular MultilevelConverters", 36th Annual Conference on IEEE Industrial Electronics Society, 2010] é proposto um método para equilibrar a energia armazenada nos submódulos de um conversor com armazenamento distribuído de energia. Este método, assim como outros presentes na literatura, faz uso das correntes de circulação no conversor, e não pode ser aplicado a conversores com armazenamento distribuído de energia que empreguem os submódulos apresentados nas Figuras 2, 3, 4, 5, 6 e 7, e que funcionem como descrito nos parágrafos acima, pois não existe corrente de circulação em funcionamento normal do conversor.

Sejam definidos os ângulos õ'i,fS2, â3, ã4 e âs como mostrados na Figura 18. Estes ângulos representam o início e o fim de cada um dos seis setores anteriormente discutidos. As formas de onda apresentadas nas Figuras 15 e 17 possuem todos os ângulos £i,<?2, s3, ô4 e iguaisa zero, ou seja, todos os seis setores possuem a mesma duração. Como consequência, a potência média entregue para cada submódulo de um conversor que empregue o submóduloda Figuras 2, 3, 4, 5, 6 ou 7 em uma das estruturas apresentadas nas Figuras 11, 12, 13 ou 14, será nula. Uma maneira de variar-se a potência média entregue para cada submódulo é variar a duração dos setores Slt 52,5·3,54,5& eS6, através da variação dos ângulos que definem esses setores, sltõ2, <S3, ¢4 e A Figura 19 mostra a forma de onda da corrente i'a,v, para um conversor que utiliza o submóduloFigura 2, 3, 4, 5, 6 ou 7 em uma das estruturas apresentadas nas Figuras 11, 12, 13 ou14. A energia armazenada em cada submódulo poderá ser controlada através da variação dos ângulosôi,s2, 53, õ4 e Ss.

Um sistema de controle das correntes para um conversor que utiliza o submódulo2, 3, 4, 5, 6 ou 7 em uma das estruturas apresentadas nas Figuras Figuras 11, 12, 13 ou14 pode ser visualizado na Figura 20. O bloco denominado “Controlador das correntes alternadas” tem como principal função comparar os sinais das correntes ia, ib e ic, obtidos através de sensores apropriados, com os sinais de corrente de referência i*, í* e í£, gerados por outro bloco a ser discutido. Além disso este bloco deve gerar três sinais de controle,ma, mb e mc, de modo que, durante a operação em malha fechada, as diferenças entre as correntes ic, ib e ic, e as correntes i£, ib e i£ sejam as menores possíveis, ou tão pequenas quanto se deseje. O bloco denominado ciDC é responsável por gerar o sinal de controle mDC, a partir da diferença entre o sinal de referência de correnteque se deseja no lado CC, í£c, e o sinal de corrente que realmente passa no lado CC, obtido, através de sensor apropriado, em qualquer ponto onde circula a corrente iDC ou suas componentes, por exemplo, como a soma das correntes de braço do conversor.

Os sinais de controle ma, mb e mc definem quais tensões o conversor deve aplicar entre os pontos de conexão com o lado CA, Fa, Fb e Fc, enquanto que o sinal mDC define a tensão que o conversor deve aplicar entre os pontos P e N.

Em cada setor distinto, dois submódulos diferentes serão responsáveis por controlar as diferenças de tensões entre os pontos Fe, Fb e Fc, enquanto outro submódulodiferente é responsável por controlar a diferença de tensão entre os pontos P e N. O bloco denominado “direcionador de sinais”, na Figura 20, é responsável por enviar os sinais ma, mb, mc e mDC às entradas dos moduladores referentes aos braços responsáveis por controlar as tensões nos pontos Fa, Fb, Fe, PeN em um dado setor. Os sinais denominados Slt s2,53,5*,5& eS6, na Figura 20, são responsáveis por informar ao bloco “direcionador de sinais” em qual setor as correntes de entrada se encontram. O bloco denominado “moduladores”, na Figura 20, é responsável por gerar pulsos de comando para cada um dos interruptores comandados de cada um dos submódulos do conversor, de modo que os valores médios locais da soma das tensões dos submódulos de cada um dos braços sejam proporcionais aos valores dos sinais mafP, ma.n, mbp, mbtn, mCjP, mcn. Os sinaisia^, ibMs e iCtSi3 têm a finalidade de informar ao bloco “moduladores” o sinal (positivo ou negativo) das correntes ía, ib e ic. O bloco “moduladores” só deverá acionar interruptorespertencentes ao braço 1,nas Figuras 11, 12, 13 ou 14, se a corrente ia for positiva. O bloco “moduladores” só deverá acionar interruptores pertencentes ao braço 2, nas Figuras 11, 12, 13 ou 14, se a corrente ib for positiva. O bloco “moduladores” só deverá acionar interruptores pertencentes ao braço 3, nas Figuras 11, 12, 13 ou 14, se a corrente ic for positiva. O bloco “moduladores” só deverá acionar interruptores pertencentes ao braço 4, nas Figuras 11, 12, 13 ou 14, se a corrente ia for negativa. O bloco “moduladores” só deverá acionar interruptores pertencentes ao braço 5, nas Figuras 11, 12, 13 ou 14, se a corrente ib for negativa. O bloco “moduladores” só deverá acionar interruptores pertencentes ao braço 6, nas Figuras 11, 12, 13 ou 14, se a corrente ie for negativa.

As medidas descritas nos seis parágrafos anteriores evitam a circulação não desejada de correntes entre braços, conhecidas na literatura como correntes de circulação. Isto ocorre mesmo sem a inclusão de indutores de braço. A Figura 21 apresenta o diagrama de blocos do sistema de controle e balançoda energia armazenada no conversor. Este sistema tem como funções principais manter a energia total armazenada no conversor próxima do valor nominal, bem como manter esta energia dividida igualitariamente entre os seis braços de um conversor baseado em uma das estruturas mostradas nasFiguras Figuras 11, 12, 13 ou 14.

Em cada submódulo do conversor existe no mínimo um sensor, o qual informa ao circuito de controle a tensão no elemento armazenador no próprio submódulo. O sinal lc’aV’tot% na Figura 21, é obtido através da soma dos sinais provenientes dos sensores de tensão de todos os submódulos do braço 1. O sinal Vc-a’n’totí na Figura 21, é obtido através da soma dos sinais provenientes dos sensores de tensão de todos os submódulos do braço 4. O sinal Vc‘b’V’to\ na Figura 21, é obtido através da soma dos sinais provenientes dos sensores de tensão de todos os submódulos do braço 2. O sinal na Figura 21, é obtido através da soma dos sinais provenientes dos sensores de tensão de todos os submódulos do braço 5. O sinal Vc’c*>tot! na Figura 21, é obtido através da soma dos sinais provenientes dos sensores de tensão de todos os submódulos do braço 3. O sinal Vc>totj na Figura 21, é obtido através da soma dos sinais dos sensores de todos os submódulos do conversor. Este sinal é comparado com o sinal de referência de tensão total e o sinal de erro gerado é entregue ao c controlador de tensão total í7. O sinal de controle gerado por este comparador é então usado para definir a amplitude dos sinais de referência das correntes y ifí * j í* no lado CA, a, b e c. Esta operação ocorre no bloco “Geração das referências de corrente”, na Figura 21, e pode envolver a alimentação direta dos sinais referentes às amplitudes das tensões do lado CA. A equalização das energias armazenadas entre os braços é obtida através do controle da energia de cinco braços. Qualquer combinação contemplando õbraços pode ser utilizada. Na Figura 21, os sinaistc-’a’P>*°et vc,G,n.tot' l7c,b,p,tot' -vc,b,n,tat e vc,c.p,íot Sg0 usacjos para realimentação e controle das energias armazenadas nos braços 1,2, 3, 4 e 5, através dos controladores f· de desbalanço representados pelos blocos denominados Pd. As referências para estas malhas de controle são obtidas a partir da divisão do sinal Vc-tot por seis, como mostrado na Figura 21. Os sinais presentes nas saídas dos controladores de desbalanço, ??£??, ????, ??&?, ??}>* e ??°?? representam as potências médias entregues aos submódulos dos braços 1, 4, 2, 5 e 3, respectivamente, necessárias para trazer as energias armazenadas em cada um dos braços de volta ao equilíbrio.

Como mencionado anteriormente, a potência média entregue a cada um dos submódulos pode ser variada através da modificação dos ângulos ôl,^2, °3, 04 e |J,S. Na Figura 21, o bloco denominado “Cálculo dos ângulos” é responsável pelo cálculo dos valores dos ângulos ül,3z, ^3 s4 e õs qUe |evam o conversor a entregar aos submódulosdos braços 1, 4, 2, 5 e 3, valores de potência média local (esta potência média local é calculada dentro de um período com o qual varia as correntes alternadas no lado CA) que estejam próximos dos valores instantâneos dos sinais ??“?, ????, ??&?, APbn e ????, respectivamente. As operações realizadas neste bloco podem envolver os sinais referentes às amplitudes das tensões do lado CA. O bloco denominado “Geração dos setores”, ainda na Figura 21, é responsável pela geração dos sinais 5l, ^2,^3,^4,^5 ?5& Em um dacj0 instante de r r Ç r Ç Ç tempo, estará em nível alto o sinal, dentre r, 2, 3, ·, 5 e &, que corresponder ^ rv ? ? o ao setor determinado pelos ângulos ôl,2, 3, 04 e s, ao qual este instante de tempo pertence. Os demais sinais estarão em nível baixo.

Caso a lógica inversa seja utilizada no bloco “Geração dos setores”, em um dado instante de tempo, estará em nível baixo o sinal, dentre Sl, Sz,S3,S4,Ss e^6, que corresponder ao setor determinado pelos ângulos 5l,S'z, 5s, e 5&, ao qual este instante de tempo pertence. Os demais sinais estarão em nível alto.

Resultados de simulação numérica que ilustram a operação de um conversor multinível modular de acordo com a presente invenção, mais especificamente utilizando submódulos conforme a Figura 2 e uma configuração conforme a Figura 1, são descritos a seguir. As simulações são baseadas nas seguinte especificações: rede de alimentação em corrente alternada trifásica a três fios com tensão entre linhas de valor eficaz de 1,96 kV e frequência de operação de 50 Hz; potência nominal de saída nos terminais em corrente contínua de 240 kW; tensão média entre os terminais da saída em fi? _ A corrente contínua de 4,6 kV; número de submódulos por braço de 4 SM ~ ; valor médio de tensão sobre os elementos armazenadores (capacitores) de cada submódulo de 1 kV; indutores em série com cada uma das fontes de tensão alternada de 5 mH; indutores de braço de 100 DH; elementos armazenadores (capacitores) de cada submódulo de 2 mF; frequência de comutação de cada um dos submódulos de 2,1 kHz. Inclui-se ainda uma perda de potência em paralelo com os elementos armazenadores (capacitores) do braço conectado entre a fase “a” e o terminal positivo da saída em corrente contínua de 4 kW para que se perceba a efetividade da estratégia de controle proposta para o equilíbrio das tensões sobre os elementos armazenadores.

As correntes nas fases de entrada em CA do conversor são apresentadas na Figura 22, de onde se percebe que estas apresentam baixa distorção harmônica.

As correntes circulando pelos braços conectados ao terminal positivo da saída em corrente contínua, conforme a Figura 23, e as que circulam nos braços conectados ao terminal negativo da saída em CC, conforme Figura 24, apresentam o comportamento descrito na Figura 18 e na Figura 19, ou seja, percebe-se que o controle dos ângulos dos setores de corrente é capaz de variar os níveis de valor médio de corrente em cada um dos braços. A corrente circulando nos terminais da saída em corrente contínua é vista na Figura 25 e apresenta o nível médio adequado para alimentar a potência de 240 kW à carga do conversor. A Figura 26 apresenta as somas das tensões sobre os elementos armazenadores de cada uma dos seis braços do conversor, alimentando inicialmente 240 kW, durante um primeiro transitório em que a tensão inicial sobre um dos capacitores é mais elevada que a dos outros, seguido de segundo transitório em que se reduz a potência processada pelo conversor a 150 kW e, finalmente, um terceiro transitório com o retorno a um nível de potência de 240 kW. Percebe-se que a estratégia de operação de acordo com a presente invenção é capaz equilibrar as tensões em qualquer uma das situações apresentadas.

Qualquer combinação entre os submódulos apresentados nas Figuras 2, 3, 4, 5, 6, 7 e 8 e as estruturas apresentadas nas Figuras 1,9, 10, 11, 12, 13 e 14 pode ser aplicada em sistemas de transmissão de energia. A Figura 27 mostra um sistema típico. Neste caso, um dos conversores, conv. 1 ou conv. 2, podem ser constituídos de uma das combinações descritas acima. O outro conversor pode ser um tipo bidirecional.

Os conversores resultantes de uma das combinações descritas no parágrafo anterior também podem ser aplicados ao acionamento de máquinas giratórias. Neste caso, um conversor unidirecional pode alimentar um conversor bidirecional através de um barramento CC, e este realiza o acionamento da máquina. Os dois conversores podem estar fisicamente próximos, como mostrado na Figura 28, ou distantes, como mostrado na Figura 29. Neste último caso, faz-se necessário o uso de linhas aéreas de transmissão, ou um cabo de transmissão. “SISTEMA DE CONVERSORES ESTÁTICOS MULTINÍVEIS MODULARES”

Claims (61)

1) SISTEMA DE CONVERSORES ESTÁTICOS MULTINÍVEIS MODULARES caracterizado pela utilização de submódulos que compreendam a existência de um elemento armazenador de energia unipolar em tensão, um diodo cujo anodo é conectado ao polo negativo do elemento armazenador de energia e a um terminal que permite a conexão com um circuito externo, um interruptor bidirecional em corrente, mas unidirecional em tensão, cujo fluxo de corrente só pode ser controlado em um sentido, possuindo um terminal conectado ao polo positivo do elemento armazenador de energia, e o outro ao catodo do diodo e a outro terminal que permite a conexão com um circuito externo.

2) SISTEMA DE CONVERSORES ESTÁTICOS MULTINÍVEIS MODULARES de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo uso de um transistor bipolar de porta isolada (IGBT - Insuiated Gate Bipolar Transistor) em paralelo com um diodo como um interruptor bidirecional em corrente, mas unidirecional em tensão, cujo fluxo de corrente só pode ser controlado em um sentido.

3) SISTEMA DE CONVERSORES ESTÁTICOS MULTINÍVEIS MODULARES de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo uso de um transistor de efeito de campo do tipo MOS (MOSFET - Metal Oxyde Semiconductor Field Effect Transistor) como um interruptor bidirecional em corrente, mas unidirecional em tensão, cujo fluxo de corrente só pode ser controlado em um sentido.

4) SISTEMA DE CONVERSORES ESTÁTICOS MULTINÍVEIS MODULARES de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo uso de um tiristor comutável pela porta em paralelo (GTO - Gate Turn-off Thyristor) com diodo como um interruptor bidirecional em corrente, mas unidirecional em tensão, cujo fluxo de corrente só pode ser controlado em um sentido.

5) SISTEMA DE CONVERSORES ESTÁTICOS MULTINÍVEIS MODULARES de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo uso de um tiristor comutado pela porta integrado (IGCT - Integrated Gate Commuted Thyristor) em paralelo com um diodo como um interruptor bidirecional em corrente, mas unidirecional em tensão, cujo fluxo de corrente só pode ser controlado em um sentido.

6) SISTEMA DE CONVERSORES ESTÁTICOS MULTINÍVEIS MODULARES caracterizado pela utilização de submódulos que compreendam a existência de um elemento armazenador de energia unipolar em tensão, um diodo cujo catodo é conectado ao polo positivo do elemento armazenador de energia e a um terminal que permite a conexão com um circuito externo, um interruptor bidirecional em corrente, mas unidirecional em tensão, cujo fluxo de corrente só pode ser controlado em um sentido, possuindo um terminal conectado ao polo negativo do elemento armazenador de energia, e o outro ao anodo do diodo e a outro terminal que permite a conexão com um circuito externo.

7) SISTEMA DE CONVERSORES ESTÁTICOS MULTINÍVEIS MODULARES de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo uso de um transistor bipolar de porta isolada (IGBT - Insulated Gate Bipolar Transistor) em paralelo com um diodo como um interruptor bidirecional em corrente, mas unidirecional em tensão, cujo fluxo de corrente só pode ser controlado em um sentido.

8) SISTEMA DE CONVERSORES ESTÁTICOS MULTINÍVEIS MODULARES de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo uso de um transistor de efeito de campo do tipo MOS (MOSFET - Metal Oxyde Semiconductor Field Effect Transistor) como um interruptor bidirecional em corrente, mas unidirecional em tensão, cujo fluxo de corrente só pode ser controlado em um sentido.

9) SISTEMA DE CONVERSORES ESTÁTICOS MULTINÍVEIS MODULARES de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo uso de um tiristor comutável pela porta em paralelo (GTO - Gate Turn-off Thyristor) com diodo como um interruptor bidirecional em corrente, mas unidirecional em tensão, cujo fluxo de corrente só pode ser controlado em um sentido.

10) SISTEMA DE CONVERSORES ESTÁTICOS MULTINÍVEIS MODULARES de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo uso de um tiristor comutado pela porta integrado (IGCT - Integrated Gate Commuted Thyristor) em paralelo com um diodo como um interruptor bidirecional em corrente, mas unidirecional em tensão, cujo fluxo de corrente só pode ser controlado em um sentido.

11) SISTEMA DE CONVERSORES ESTÁTICOS MULTINÍVEIS MODULARES caracterizado pela utilização de submódulos que compreendam a existência de um primeiro elemento armazenador de energia unipolar em tensão, de um segundo elemento armazenador de energia unipolar em tensão, um primeiro diodo cujo anodo é conectado ao polo positivo do segundo elemento armazenador de energia, ao polo negativo do primeiro elemento armazenador de energia e ao catodo de um segundo diodo, um primeiro interruptor bidirecional em corrente, mas unidirecional em tensão, cujo fluxo de corrente só pode ser controlado em um sentido, possuindo um terminal conectado ao polo positivo do primeiro elemento armazenador de energia e o outro ao catodo do primeiro diodo e a outro terminal que permite a conexão com um circuito externo, um segundo interruptor bidirecional em corrente, mas unidirecional em tensão, cujo fluxo de corrente só pode ser controlado em um sentido, possuindo um terminal conectado ao polo negativo do segundo elemento armazenador de energia, e o outro ao anodo do segundo diodo e a outro terminal que permite a conexão com um circuito externo.

12) SISTEMA DE CONVERSORES ESTÁTICOS MULTINÍVEIS MODULARES de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo uso de um transistor bipolar de porta isolada (IGBT - Insulated Gate Bipolar Transistor) em paralelo com um diodo como um interruptor bidirecional em corrente, mas unidirecional em tensão, cujo fluxo de corrente só pode ser controlado em um sentido.

13) SISTEMA DE CONVERSORES ESTÁTICOS MULTINÍVEIS MODULARES de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo uso de um transistor de efeito de campo do tipo MOS (MOSFET - Metal Oxyde Semiconductor Field Effect Transistor) como um interruptor bidirecional em corrente, mas unidirecional em tensão, cujo fluxo de corrente só pode ser controlado em um sentido.

14) SISTEMA DE CONVERSORES ESTÁTICOS MULTINÍVEIS MODULARES de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo uso de um tiristor comutável pela porta em paralelo (GTO - Gate Turn-off Thyristor) com diodo como um interruptor bidirecional em corrente, mas unidirecional em tensão, cujo fluxo de corrente só pode ser controlado em um sentido.

15) SISTEMA DE CONVERSORES ESTÁTICOS MULTINÍVEIS MODULARES de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo uso de um tiristor comutado pela porta integrado (IGCT - Integrated Gate Commuted Thyristor) em paralelo com um diodo como um interruptor bidirecional em corrente, mas unidirecional em tensão, cujo fluxo de corrente só pode ser controlado em um sentido.

16) SISTEMA DE CONVERSORES ESTÁTICOS MULTINÍVEIS MODULARES caracterizado pela utilização de submódulos que compreendam a existência de um primeiro elemento armazenador de energia unipolar em tensão, um segundo elemento armazenador de energia unipolar em tensão, um primeiro interruptor bidirecional em corrente, mas unidirecional em tensão, cujo fluxo de corrente só pode ser controlado em um sentido, possuindo um terminal conectado ao polo positivo do primeiro elemento armazenador de energia e o outro terminal conectado ao catodo de um primeiro diodo e a um terminal que permite a conexão com um circuito externo, um segundo interruptor bidirecional em corrente, mas unidirecional em tensão, cujo fluxo de corrente só pode ser controlado em um sentido, possuindo um terminal conectado ao polo positivo do segundo elemento armazenador de energia e o outro está conectado ao catodo de um segundo diodo e ao anodo do primeiro diodo. O anodo do segundo diodo está conectado a outro terminal que permite a conexão com um circuito externo e ao polo negativo do segundo elemento armazenador de energia.

17) SISTEMA DE CONVERSORES ESTÁTICOS MULTINÍVEIS MODULARES de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo uso de um transistor bipolar de porta isolada (IGBT - Insulated Gate Bipolar Transistor) em paralelo com um diodo como um interruptor bidirecional em corrente, mas unidirecional em tensão, cujo fluxo de corrente só pode ser controlado em um sentido.

18) SISTEMA DE CONVERSORES ESTÁTICOS MULTINÍVEIS MODULARES de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo uso de um transistor de efeito de campo do tipo MOS (MOSFET - Metal Oxyde Semiconductor Field Effect Transistor) como um interruptor bidirecional em corrente, mas unidirecional em tensão, cujo fluxo de corrente só pode ser controlado em um sentido.

19) SISTEMA DE CONVERSORES ESTÁTICOS MULTINÍVEIS MODULARES de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo uso de um tiristor comutável pela porta em paralelo (GTO - Gate Turn-off Thyristor) com diodo como um interruptor bidirecional em corrente, mas unidirecional em tensão, cujo fluxo de corrente só pode ser controlado em um sentido.

20) SISTEMA DE CONVERSORES ESTÁTICOS MULTINÍVEIS MODULARES de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo uso de um tiristor comutado pela porta integrado (IGCT - Integrated Gate Commuted Thyristor) em paralelo com um diodo como um interruptor bidirecional em corrente, mas unidirecional em tensão, cujo fluxo de corrente só pode ser controlado em um sentido.

21) SISTEMA DE CONVERSORES ESTÁTICOS MULTINÍVEIS MODULARES caracterizado pela utilização de submódulos que compreendam a existência de um primeiro elemento armazenador de energia unipolar em tensão, de um segundo elemento armazenador de energia unipolar em tensão, um primeiro diodo cujo catodo é conectado ao polo positivo do primeiro elemento armazenador de energia e a um terminal de conexão com um circuito externo, um primeiro interruptor bidirecional em corrente, mas unidirecional em tensão, cujo fluxo de corrente só pode ser controlado em um sentido, possuindo um terminal conectado ao polo negativo do primeiro elemento armazenador de energia, e o outro ao anodo de um primeiro diodo e ao catodo de um segundo diodo e a um dos terminais de um segundo interruptor bidirecional em corrente, mas unidirecional em tensão, cujo fluxo de corrente só pode ser controlado em um sentido, possuindo o outro terminal conectado ao polo positivo do segundo elemento armazenador de energia, cujo polo negativo está conectado ao anodo do segundo diodo e a outro terminal que permite a conexão com um circuito externo.

22) SISTEMA DE CONVERSORES ESTÁTICOS MULTINÍVEIS MODULARES de acordo com a reivindicação 21, caracterizado pelo uso de um transistor bipolar de porta isolada (IGBT - Insulated Gate Bipolar Transistor) em paralelo com um diodo como um interruptor bidirecional em corrente, mas unidirecional em tensão, cujo fluxo de corrente só pode ser controlado em um sentido.

23) SISTEMA DE CONVERSORES ESTÁTICOS MULTINÍVEIS MODULARES de acordo com a reivindicação 21, caracterizado pelo uso de um transistor de efeito de campo do tipo MOS (MOSFET - Metal Oxyde Semiconductor Field Effect Transistor) como um interruptor bidirecional em corrente, mas unidirecional em tensão, cujo fluxo de corrente só pode ser controlado em um sentido.

24) SISTEMA DE CONVERSORES ESTÁTICOS MULTINÍVEIS MODULARES de acordo com a reivindicação 21, caracterizado pelo uso de um tiristor comutável pela porta em paralelo (GTO - Gate Turn-off Thyristor) com diodo como um interruptor bidirecional em corrente, mas unidirecional em tensão, cujo fluxo de corrente só pode ser controlado em um sentido.

25) SISTEMA DE CONVERSORES ESTÁTICOS MULTINÍVEIS MODULARES de acordo com a reivindicação 21, caracterizado pelo uso de um tiristor comutado pela porta integrado (IGCT - Integrated Gate Commuted Thyristor) em paralelo com um diodo como um interruptor bidirecional em corrente, mas unidirecional em tensão, cujo fluxo de corrente só pode ser controlado em um sentido.

26) SISTEMA DE CONVERSORES ESTÁTICOS MULTINÍVEIS MODULARES caracterizado pela utilização de submódulos que compreendam a existência de um primeiro elemento armazenador de energia unipolar em tensão, de um segundo elemento armazenador de energia unipolar em tensão, um primeiro diodo cujo catodo é conectado ao polo positivo do primeiro elemento armazenador de energia e a um terminal que permite a conexão com um circuito externo, um primeiro interruptor bidirecional em corrente, mas unidirecional em tensão, cujo fluxo de corrente só pode ser controlado em um sentido, possuindo um terminal conectado ao polo negativo do primeiro elemento armazenador de energia e o outro ao anodo do primeiro diodo e ao polo positivo do segundo elemento armazenador de energia e ao catodo de um segundo diodo, cujo anodo é conectado a outro terminal que permite a conexão com um circuito externo e a um dos terminais de um segundo interruptor bidirecional em corrente, mas unidirecional em tensão, cujo fluxo de corrente só pode ser controlado em um sentido, cujo segundo terminal é conectado ao polo negativo do segundo elemento armazenador de energia.

27) SISTEMA DE CONVERSORES ESTÁTICOS MULTINÍVEIS MODULARES de acordo com a reivindicação 26, caracterizado pelo uso de um transistor bipolar de porta isolada (IGBT - Insulated Gate Bipolar Transistor) em paralelo com um diodo como um interruptor bidirecional em corrente, mas unidirecional em tensão, cujo fluxo de corrente só pode ser controlado em um sentido.

28) SISTEMA DE CONVERSORES ESTÁTICOS MULTINÍVEIS MODULARES de acordo com a reivindicação 26, caracterizado pelo uso de um transistor de efeito de campo do tipo MOS (MOSFET - Metal Oxyde Semiconductor Field Effect Transistor) como um interruptor bidirecional em corrente, mas unidirecional em tensão, cujo fluxo de corrente só pode ser controlado em um sentido.

29) SISTEMA DE CONVERSORES ESTÁTICOS MULTINÍVEIS MODULARES de acordo com a reivindicação 26, caracterizado pelo uso de um tiristor comutável pela porta em paralelo (GTO - Gate Turn-off Thyristor) com diodo como um interruptor bidirecional em corrente, mas unidirecional em tensão, cujo fluxo de corrente só pode ser controlado em um sentido.

30) SISTEMA DE CONVERSORES ESTÁTICOS MULTINÍVEIS MODULARES de acordo com a reivindicação 26, caracterizado pelo uso de um tiristor comutado pela porta integrado (IGCT - Integrated Gate Commuted Thyristor) em paralelo com um diodo como um interruptor bidirecional em corrente, mas unidirecional em tensão, cujo fluxo de corrente só pode ser controlado em um sentido.

31) SISTEMA DE CONVERSORES ESTÁTICOS MULTINÍVEIS MODULARES caracterizado pela utilização de submódulos que compreendam a existência de um elemento armazenador de energia unipolar em tensão, um primeiro diodo cujo anodo é conectado ao polo negativo do elemento armazenador de energia e a um terminal de um primeiro interruptor bidirecional em corrente, mas unidirecional em tensão, cujo fluxo de corrente só pode ser controlado em um sentido, possuindo um terminal conectado ao anodo de um segundo diodo e a um terminal que permite a conexão com um circuito externo, um segundo interruptor bidirecional em corrente, mas unidirecional em tensão, cujo fluxo de corrente só pode ser controlado em um sentido, cujo primeiro terminal é conectado ao polo positivo do elemento armazenador de energia e ao catodo do segundo diodo, e cujo segundo terminal é conectado ao catodo do primeiro diodo e a um segundo terminal para conexão com um circuito externo.

32) SISTEMA DE CONVERSORES ESTÁTICOS MULTINÍVEIS MODULARES de acordo com a reivindicação 31, caracterizado pelo uso de um transistor bipolar de porta isolada (IGBT - Insulated Gate Bipolar Transistor) em paralelo com um diodo como um interruptor bidirecional em corrente, mas unidirecional em tensão, cujo fluxo de corrente só pode ser controlado em um sentido.

33) SISTEMA DE CONVERSORES ESTÁTICOS MULTINÍVEIS MODULARES de acordo com a reivindicação 31, caracterizado pelo uso de um transistor de efeito de campo do tipo MOS (MOSFET — Metal Oxyde Semiconductor Field Effect Transistor) como um interruptor bidirecional em corrente, mas unidirecional em tensão, cujo fluxo de corrente só pode ser controlado em um sentido.

34) SISTEMA DE CONVERSORES ESTÁTICOS MULTINÍVEIS MODULARES de acordo com a reivindicação 31, caracterizado pelo uso de um tiristor comutável pela porta em paralelo (GTO - Gate Turn-off Thyristor) com diodo como um interruptor bidirecional em corrente, mas unidirecional em tensão, cujo fluxo de corrente só pode ser controlado em um sentido.

35) SISTEMA DE CONVERSORES ESTÁTICOS MULTINÍVEIS MODULARES de acordo com a reivindicação 31, caracterizado pelo uso de um tiristor comutado pela porta integrado (IGCT — Integrated Gate Commuted Thyristor) em paralelo com um diodo como um interruptor bidirecional em corrente, mas unidirecional em tensão, cujo fluxo de corrente só pode ser controlado em um sentido.

36) SISTEMA DE CONVERSORES ESTÁTICOS MULTINÍVEIS MODULARES caracterizado pela utilização de submóduios que compreendam a existência de um elemento armazenador de energia unipolar em tensão, um primeiro diodo cujo anodo é conectado ao polo negativo do elemento armazenador de energia e a um terminal de um primeiro interruptor bidirecional em corrente, mas unidirecional em tensão, cujo fluxo de corrente só pode ser controlado em um sentido, possuindo um terminal conectado ao anodo de um segundo diodo e a um terminal que permite a conexão com um circuito externo, um segundo interruptor bidirecional em corrente, mas unidirecional em tensão, cujo fluxo de corrente só pode ser controlado em um sentido, cujo primeiro terminal é conectado ao polo positivo do elemento armazenador de energia e ao catodo do segundo diodo, e cujo segundo terminal é conectado ao catodo do primeiro diodo e a um segundo terminal para conexão com um circuito externo.

37) SISTEMA DE CONVERSORES ESTÁTICOS MULTINÍVEIS MODULARES de acordo com a reivindicação 36, caracterizado pelo uso de um transistor bipolar de porta isolada (IGBT - Insulated Gate Bipolar Transistor) em paralelo com um diodo como um interruptor bidirecional em corrente, mas unidirecional em tensão, cujo fluxo de corrente só pode ser controlado em um sentido.

38) SISTEMA DE CONVERSORES ESTÁTICOS MULTINÍVEIS MODULARES de acordo com a reivindicação 36, caracterizado pelo uso de um transistor de efeito de campo do tipo MOS (MOSFET - Metal Oxyde Semiconductor Field Effect Transistor) como um interruptor bidirecional em corrente, mas unidirecional em tensão, cujo fluxo de corrente só pode ser controlado em um sentido.

39) SISTEMA DE CONVERSORES ESTÁTICOS MULTINÍVEIS MODULARES de acordo com a reivindicação 36, caracterizado pelo uso de um tiristor comutável pela porta em paralelo (GTO - Gate Turn-off Thyristor) com diodo como um interruptor bidirecional em corrente, mas unidirecional em tensão, cujo fluxo de corrente só pode ser controlado em um sentido.

40) SISTEMA DE CONVERSORES ESTÁTICOS MULTINÍVEIS MODULARES de acordo com a reivindicação 36, caracterizado pelo uso de um tiristor comutado pela porta integrado (IGCT - Integrated Gate Commuted Thyristor) em paralelo com um diodo como um interruptor bidirecional em corrente, mas unidirecional em tensão, cujo fluxo de corrente só pode ser controlado em um sentido.

41) SISTEMA DE CONVERSORES ESTÁTICOS MULTINÍVEIS MODULARES, caracterizado pela utilização de submódulos que estejam de acordo com uma das reivindicações 1 a 40 e que compreendam a existência de conexão série de submódulos, denominada “braço”, entre um terminal de saída em corrente contínua com tensão mais elevada e um terminal de um indutor, o qual se conecta, por um segundo terminal, a um terminal de entrada em corrente alternada por onde circulam correntes predominantemente senoidais, no qual se conecta uma cadeia de submódulos, um segundo “braço”, conectados em série a um segundo terminal de saída em corrente contínua de tensão mais baixa.

42) SISTEMA DE CONVERSORES ESTÁTICOS MULTINÍVEIS MODULARES, caracterizado pela utilização de submódulos que estejam de acordo com uma das reivindicações 1 a 40 e que compreendam a existência de uma cadeia de submódulos, denominada “braço”, conectada em série com um indutor, os quais são conectados entre um terminal de saída em corrente contínua com tensão mais elevada e um terminal de entrada em corrente alternada por onde circulam correntes predominantemente senoidais, o qual se conecta a uma cadeia de submódulos, um segundo “braço”, conectados em série que são conectados a um segundo terminal de saída em corrente contínua de tensão mais baixa.

43) SISTEMA DE CONVERSORES ESTÁTICOS MULTINÍVEIS MODULARES, caracterizado pela utilização de submódulos que estejam de acordo com uma das reivindicações 1 a 40 e que compreendam a existência de uma cadeia de submódulos, denominada “braço”, a qual é conectada entre um terminal de saída em corrente contínua com tensão mais elevada e um terminal de entrada em corrente alternada por onde circulam correntes predominantemente senoidais, o qual se conecta a uma cadeia de submódulos em série, um segundo “braço”, conectados em série com um indutor, os quais são conectados a um segundo terminal de saída em corrente contínua de tensão mais baixa.

44) SISTEMA DE CONVERSORES ESTÁTICOS MULTINÍVEIS MODULARES, caracterizado pela utilização de submódulos que estejam de acordo com uma das reivindicações 1 a 40 e que compreendam a existência de uma cadeia de submódulos, denominada “braço”, a qual é conectada entre um terminal de saída em corrente contínua com tensão mais elevada e um terminal de entrada em corrente alternada por onde circulam correntes predominantemente senoidais, o qual se conecta a uma cadeia de submódulos em série, um segundo “braço”, conectados em série com um indutor, os quais são conectados a um segundo terminal de saída em corrente contínua de tensão mais baixa.

45) SISTEMA DE CONVERSORES ESTÁTICOS MULTINÍVEIS MODULARES de acordo com a reinvindicação 43 ou 44, caracterizado por uma configuração trifásica de três terminais em corrente alternada aos quais se conectam as cadeias de submódulos, denominadas “braços”, e indutores e uma saída em corrente contínua de dois terminais.

46) SISTEMA DE CONVERSORES ESTÁTICOS MULTINÍVEIS MODULARES, caracterizado pela utilização de submódulos que estejam de acordo com uma das reivindicações 1 a 40 e que compreendam a existência de uma cadeia de submódulos, denominada “braço”, a qual é conectada entre um terminal de saída em corrente contínua com tensão mais elevada e um terminal de entrada em corrente alternada por onde circulam correntes predominantemente senoidais, o qual se conecta a uma cadeia de submódulos conectados em série, um segundo “braço”, a qual é conectada a um segundo terminal de saída em corrente contínua de tensão mais baixa.

47) SISTEMA DE CONVERSORES ESTÁTICOS MULTINÍVEIS MODULARES de acordo com a reinvindicação 46, caracterizado por uma configuração trifásica de três terminais em corrente alternada aos quais se conectam os braços, indutores e uma saída em corrente contínua de dois terminais.

48) SISTEMA DE CONVERSORES ESTÁTICOS MULTINÍVEIS MODULARES de acordo com a reinvindicação 46, caracterizado pela conexão em série de, pelo menos, um indutor com os terminais de saída em corrente contínua.

49) SISTEMA DE CONVERSORES ESTÁTICOS MULTINÍVEIS MODULARES de acordo com a reinvindicação 48, caracterizado por uma configuração trifásica de três terminais em corrente alternada aos quais se conectam os braços, indutores e uma saída em corrente contínua de dois terminais.

50) SISTEMA DE CONVERSORES ESTÁTICOS MULTINÍVEIS MODULARES de acordo com uma das reivindicações 41 a 49, caracterizado pela existência de etapas de operação nas quais os elementos armazenadores de cada um dos submódulos, durante algum intervalo de tempo, armazenem energia através da passagem de uma corrente elétrica, que flui no sentido do polo positivo para o negativo. Enquanto a corrente no elemento armazenador de um submódulo fluir neste sentido, não será possível o controle da tensão gerada por este.

51) SISTEMA DE CONVERSORES ESTÁTICOS MULTINÍVEIS MODULARES de acordo com a reivindicação 50, caracterizado pela leitura das correntes presentes nos terminais de entrada em corrente alternada através de sensores adequados, e o sinais gerados por estes, ou funções destes sinais são utilizados para realimentação numa ou em mais malhas de controle, com o objetivo de se conseguir uma baixa distorção harmônica nas correntes nos terminais em corrente alternada do conversor.

52) SISTEMA DE CONVERSORES ESTÁTICOS MULTINÍVEIS MODULARES de acordo com a reivindicação 51, caracterizado pelo controle setorial das correntes presentes nos terminais de entrada em corrente alternada. Ou seja, um período referente às correntes presentes nos terminais de entrada em corrente alternada é dividido em no mínimo seis setores. Cada setor corresponde a um intervalo de tempo. Durante o intervalo de tempo correspondente a cada setor, os interruptores dos submódulos referentes a dois braços distintos serão comandados de modo a se obter o controle das correntes presentes nos terminais de entrada em corrente alternada.

53) SISTEMA DE CONVERSORES ESTÁTICOS MULTINÍVEIS MODULARES de acordo com a reivindicação 52, caracterizado pela medição da corrente presente na saída em corrente contínua, ou composições das correntes nos braços que sejam proporcionais a esta corrente, e o sinal gerado por este, ou função deste sinal é utilizado para realimentação numa ou em mais de uma malhas de controle, com o objetivo de que a corrente presente na saída em corrente contínua siga uma dada referência.

54) SISTEMA DE CONVERSORES ESTÁTICOS MULTINÍVEIS MODULARES de acordo com a reivindicação 53, caracterizado pelo controle setorial da corrente presente nos terminais de saída em corrente contínua. Ou seja, um período referente às correntes presentes nos terminais de entrada em corrente alternada é dividido em no mínimo seis setores. Cada setor corresponde a um intervalo de tempo. Durante o intervalo de tempo correspondente a cada setor, os interruptores dos submódulos referentes a um braço serão comandados de modo a se obter o controle da corrente presente nos terminais de saída em corrente contínua. O braço escolhido para realização do controle da corrente presente nos terminais de saída em corrente contínua, em qualquer instante de tempo dado, é distinto com relação aos outros dois braços escolhidos para realizar o controle das correntes presentes nas entradas em corrente alternada neste dado instante de tempo.

55) SISTEMA DE CONVERSORES ESTÁTICOS MULTINÍVEIS MODULARES de acordo com a reivindicação 54, caracterizado pelo uso de seis setores, onde cada setor tem as seguintes características: • Setor 1: Corresponde ao intervalo de tempo que se inicia com o fim do setor 6, termina com o início do setor 2, e contém um intervalo de tempo no qual a corrente no terminal 2 é menor que as correntes nos terminais 1 e 3. • Setor 2: Corresponde ao intervalo de tempo que se inicia com o fim do setor 1, termina com o início do setor 3, e contém um intervalo de tempo no qual a corrente no terminal 1 é maior que as correntes nos terminais 2 e 3. • Setor 3: Corresponde ao intervalo de tempo que se inicia com o fim do setor 2, termina com o início do setor 4, e contém um intervalo de tempo no qual a corrente no terminal 3 é menor que as correntes nos terminais 1 e 2. • Setor 4: Corresponde ao intervalo de tempo que se inicia com o fim do setor 3, termina com o início do setor 5, e contém um intervalo de tempo no qual a corrente no terminal 3 é maior que as correntes nos terminais 1 e 2. • Setor 5: Corresponde ao intervalo de tempo que se inicia com o fim do setor 4, termina com o início do setor 6, e contém um intervalo de tempo no qual a corrente no terminal 1 é menor que as correntes nos terminais 2 e 3. • Setor 6: Corresponde ao intervalo de tempo que se inicia com o fim do setor 5, termina com o início do setor 1, e contém um intervalo de tempo no qual a corrente no terminal 3 é maior que as correntes nos terminais 1 e 2. Onde o terminal 1 corresponde ao terminal pertencente ao grupo dos terminais de entrada em corrente alternada que possui uma corrente predominantemente senoidal adiantada de 120° da corrente presente no terminal 3, e atrasada de 120° da corrente presente no terminal 2. O terminal 2 corresponde ao terminal pertencente ao grupo dos terminais de entrada em corrente alternada que possui uma corrente predominantemente senoidal adiantada de 120° da corrente presente no terminal 1, e atrasada de 120° da corrente presente no terminal 3. O terminal 3 corresponde ao terminal pertencente ao grupo dos terminais de entrada em corrente alternada que possui uma corrente predominantemente senoidal adiantada de 120° da corrente presente no terminal 2, e atrasada de 120° da corrente presente no terminal 1.

56) SISTEMA DE CONVERSORES ESTÁTICOS MULTINÍVEIS MODULARES de acordo com a reivindicação 55, caracterizado pela pelo controle em malha fechada da energia total armazenada no conversor. Isto é conseguido através da realimentação da soma de todos os sinais, ou funções destes, gerados por sensores presentes em cada elemento armazenador de energia presente em cada submódulo do conversor, ou por alguma técnica de estimação equivalente, num sistema de controle adequado.

57) SISTEMA DE CONVERSORES ESTÁTICOS MULTINÍVEIS MODULARES de acordo com a reivindicação 56, caracterizado por possuir um sistema de controle que monitore as tensões dos elementos armazenadores de energia de, pelo menos, cinco dos seis braços, e que através de ações de controle adequadas por ele tomadas, leve a soma das tensões presentes nos elementos armazenadores de energia pertencentes a cada um dos braços monitorados a um valor de tensão que corresponda a um sexto da soma das tensões presentes em todos os elementos armazenadores de energia do conversor.

58) SISTEMA DE CONVERSORES ESTÁTICOS MULTINÍVEIS MODULARES de acordo com a reivindicação 57, caracterizado por possuir cinco controladores, que a partir dos sinais de erro obtidos através da comparação entre o sinal que representa um sexto da soma das tensões de todos os elementos armazenadores de energia presentes no conversor, e os sinais que representam as cinco somas das tensões dos elementos armazenadores de energia presentes em cinco braços do conversor, geram cinco sinais que influenciam os instantes onde começam e terminam cinco dos seis setores, ou todos os seis setores existentes.

59) SISTEMA DE CONVERSORES ESTÁTICOS MULTINÍVEIS MODULARES caracterizado pela conexão elétrica através dos terminais em corrente contínua, de um conversor de acordo com umas das reivindicações 41 a 58, e pelo menos um outro conversor multinível modular.

60) SISTEMA DE CONVERSORES ESTÁTICOS MULTINÍVEIS MODULARES, de acordo com a reivindicação 59, caracterizado pela utilização de uma linha de transmissão para realização da conexão elétrica entre dois ou mais conversores.

61) SISTEMA DE CONVERSORES ESTÁTICOS MULTINÍVEIS MODULARES, de acordo com a reivindicação 59, caracterizado pela utilização dos conversores para alimentação de máquinas elétricas girantes.