BR102014020059A2

BR102014020059A2 - conversor de potência e método para conversão de potencia

Info

Publication number: BR102014020059A2
Application number: BR102014020059A
Authority: BR
Inventors: Andrew Allen Rockhill; Di Zhang; Luis José Garcés; Rixin Lai
Original assignee: Gen Electric
Priority date: 2013-08-30
Filing date: 2014-08-13
Publication date: 2015-11-10
Also published as: CN104426335A; US9252681B2; EP2843823A1; US20150062991A1; CN104426335B; CA2860210A1

Abstract

conversor de potência e método para conversão de potencia. trata-se de um conversor de potência que inclui pelo menos uma perna incluindo uma primeira coluna que inclui comutadores semicondutores controláveis, um primeiro nó de conexão e um segundo nó de conexão e que é acoplado de modo operacional através de um primeiro barramento e de um segundo barramento. uma segunda coluna é acoplada de modo operacional à primeira coluna através do primeiro nó de conexão e do segundo nó de conexão. a segunda coluna inclui uma pluralidade de módulos comutadores em que cada módulo da pluralidade de módulos comutadores inclui uma pluralidade de comutadores semicondutores inteiramente controláveis e pelo menos um dispositivo de armazenamento de energia. o conversor de potência inclui um controlador de sistema para controlar a ativação dos comutadores semicondutores controláveis e módulos comutadores de tal modo que uma variável elétrica controlada seja mantida em um primeiro valor de tensão de referência predeterminado e a energia armazenada interna média dos dispositivos de armazenamento de energia seja mantida em um segundo valor de referência predeterminado.

Description

“CONVERSOR DE POTÊNCIA E MÉTODO PARA CONVERSÃO DE POTÊNCIA” Antecedentes [001] A invenção relaciona-se de modo geral a conversores de potência e mais especificamente para configurações de conversores muitinível. [002] A utilidade e importância da conversão de potência cresceram com vantagens que foram alcançadas em aplicações tais como acionadores de motor, sistemas de energia renovável, e sistemas de corrente contínua de alta tensão (HVDC), por exemplo. O conversor muitinível está emergindo como uma tecnologia de conversão de potência promissora para várias aplicações de média e alta tensão. [003] Conversores muitinível oferecem várias vantagens sobre conversores de dois níveis convencionais. Por exemplo, a qualidade e eficiência de potência do conversor muitinível é melhor que a mesma de conversores de dois níveis. Além disso, conversores muitinível são ideais para fazer a interface entre uma grade e fontes de energia renovável, tal como células fotovoltaicas (PV), células de combustível e turbinas eólicas. Conversores muitinível sem transformador foram projetados por usar uma estrutura modular. Tais conversores muitinível tipicamente incluem uma pluralidade de módulos de potência que são acoplados entre barramentos de CC. A estrutura modular dos conversores permite o empilhamento desses conversores para fornecer níveis de potência e tensão diferentes. [004] Conversores muitinível de potência tipicamente incluem uma pluralidade de comutadores semicondutores e dispositivos de armazenamento de energia que são colocados entre os terminais de entrada e saída. Os comutadores semicondutores e dispositivos de armazenamento de energia no conversor ajudam a fornecer uma potência de saída regulada nos terminais de saída. A potência de saída nos terminais de saída é dependente da ativação dos comutadores semicondutores e da energia presente nos dispositivos de armazenamento de energia. [005] Sistemas e métodos de controle foram projetados para ativar os comutadores semicondutores de tal modo que a potência de saída seja mantida em um nível desejado enquanto a tensão observada através do barramento de cc é mantida em um nível substancialmente constante. [006] Uma topologia para um conversor multinível de potência é descrita no Pedido de Patente ne US13/629.882 cedido à mesma cessionária, depositado no dia 12 de setembro de 2012, incorporado ao presente documento em sua totalidade a título de referência. Deseja-se possuir um sistema e método de controle para operar tal topologia de forma mais eficaz e efetiva.

Breve Descrição [007] Um conversor de potência é fornecido em uma realização da presente invenção. O conversor de potência inclui pelo menos uma perna. Cada perna inclui uma primeira coluna que inclui comutadores semicondutores controláveis, um primeiro nó de conexão, e um segundo nó de conexão. A primeira coluna é acoplada de modo operacional através de um primeiro barramento e de um segundo barramento. Cada perna inclui uma segunda coluna acoplada de modo operacional à primeira coluna através do primeiro nó de conexão e do segundo nó de conexão. A segunda coluna compreende uma pluralidade de módulos comutadores em que cada comutador da pluralidade de módulos comutadores compreende uma pluralidade de comutadores semicondutores inteiramente controláveis e pelo menos um dispositivo de armazenamento de energia. O conversor de potência inclui um controlador de sistema para controlar a ativação dos comutadores semicondutores controláveis e dos módulos comutadores de tal modo que uma variável elétrica controlada seja mantida em um primeiro valor de tensão de referência predeterminado e uma energia armazenada interna média dos dispositivos de armazenamento de energia seja mantida em um segundo valor de referência predeterminado. [008] Em outra realização da presente invenção, um método para conversão de potência é fornecido. O método inclui determinar uma pluralidade de valores de referência intermediários com base em um primeiro valor de referência predeterminado. O método inclui adicionalmente determinar um segundo valor de referência predeterminado com base em uma energia armazenada interna total em um conversor de potência e o primeiro valor de referência predeterminado. Além disso, o método inclui gerar comandos de ativação para uma pluralidade de comutadores semicondutores e módulos comutadores no conversor de potência com base na pluralidade de valores de referência intermediários e no segundo valor de referência predeterminado. O método inclui adicionalmente ativar a pluralidade de comutadores semicondutores e módulos comutadores de tal modo que uma variável elétrica controlada seja igual ao primeiro valor de referência predeterminado e uma energia armazenada interna média no conversor de potência seja igual ao segundo valor de referência predeterminado.

Desenhos [009] Outros recursos e vantagens da presente revelação serão visíveis a partir da seguinte descrição mais detalhada da realização preferida, tomada em conjunto com os desenhos anexos os quais ilustram, a título de exemplo, os princípios de certos aspectos da revelação. A Figura 1 é uma representação diagramática de um sistema para conversão de potência. A Figura 2 é uma representação diagramática de uma realização exemplificativa de uma porção de um conversor de potência; A Figura 3 é uma representação diagramática de um padrão de comutação exemplificativo de comutadores semicondutores controláveis no conversor de potência da Figura 2; A Figura 4 é uma representação diagramática de um padrão de comutação exemplificativo de comutadores semicondutores controláveis no conversor de potência da Figura 2; A Figura 5 é uma representação diagramática de um padrão de comutação exemplificativo de comutadores semicondutores controláveis no conversor de potência da Figura 2; A Figura 6 é uma representação diagramática de formas de onda de tensão que correspondem a estados diferentes de três fases em um cicio de linha do conversor de potência da Figura 2; A Figura 7 é um fluxograma que representa um método exemplificativo para conversão de potência, de acordo com os aspectos da presente revelação; e A Figura 8 é uma representação diagramática de um sistema para controlar operações do conversor de potência da Figura 2, de acordo com os aspectos da presente revelação.

Descrição detalhada [010] Será feita referência abaixo em detalhes às modalidades exemplificativas da invenção, exemplos das quais estão ilustrados nos desenhos anexos. Sempre que possível, os mesmos numerais de referência usados em todos os desenhos referem-se às mesmas partes ou partes similares. [011] Conforme será descrito em detalhe doravante, várias realizações de um sistema exemplificativo para conversão de potência são fornecidas. Várias realizações do conversor de potência fornecem um conversor multinível. O termo conversor multinível, conforme usado no presente documento, é usado para se referir a um conversor que inclui níveis múltiplos de comutadores conectados a fases diferentes de uma forma de tensão/corrente de entrada e converte a tensão/corrente de entrada em forma de tensão/corrente de saída. [012] A Figura 1 retrata um sistema 100 para converter potência. Em uma realização, o sistema 100 para converter potência pode incluir uma fonte 102, um conversor de potência 104 e uma grade/utilidade/carga 106. O termo fonte, conforme usado no presente documento, pode compreender uma fonte de energia renovável, uma fonte de energia não renovável, um gerador ou uma grade, por exemplo. Em outra configuração possível, a fonte pode compreender outro conversor de potência. O termo carga, conforme usado no presente documento, pode ser usado para se referir a uma grade, uma máquina ou um equipamento elétrico, por exemplo. O conversor de potência 104 compreende um conversor multinível. [013] O sistema 100 inclui adicionalmente um controlador 108 configurado para controlar a operação do conversor de potência 104. A título de exemplo, o controlador 108 pode ser configurado para controlar a operação do conversor de potência 104 controlando-se a comutação de uma pluralidade de comutadores semicondutores do conversor de potência 104. Além disso, em uma realização, o sistema 100 pode também incluir outros componentes de circuito (não mostrados) tal como, porém sem limitação, um transformador, um disjuntor, um indutor, um compensador, um capacitor, um retificador, um reator, e um filtro. [014] O conversor de potência 104, de acordo com certas realizações, pode incluir pernas que são acopladas entre barramentos de enlace de CC que são configurados para transmitir potência da fonte para um terminal de carga. As pernas do conversor de potência 104 são configuradas de tal modo que uma potência regulada seja fornecida da fonte para o terminal. [015] Na Figura 2, é retratada uma representação diagramática de uma perna 200 de um conversor de potência. A perna 200 do conversor de potência pode incluir uma primeira coluna 202 e uma segunda coluna 204. Mais particularmente, a primeira coluna 202 pode ser acoplada de modo operacional à segunda coluna 204 para formar a perna 200. Além disso, a primeira coluna 202 pode ser acoplada de modo operacional entre um primeiro barramento 206 e um segundo barramento 208. Em uma realização, o primeiro barramento 206 pode incluir um barramento de CC positivo e o segundo barramento 208 pode incluir um barramento de CC negativo. A primeira coluna 202 pode ser acoplada de modo operacional à segunda coluna 204 através de um primeiro nó de conexão 210 e um segundo nó de conexão 212. Além disso, a primeira coluna 202 pode incluir uma primeira ramificação 214 acoplada de modo operacional a uma segunda ramificação 216 através de um terceiro nó de conexão 218. De modo similar, a segunda coluna 204 pode incluir um primeiro braço 220 acoplado de modo operacional a um segundo braço 222 através de uma fase de CA 224 e um indutor 226. O terceiro nó de conexão 218 pode ser acoplado de modo operacional a um terceiro barramento 228. Na realização da Figura 2, o terceiro barramento 228 pode compreender um barramento de corrente contínua e, mais particularmente, um barramento de CC médio ou central que pode estar em um potencial negativo em relação ao primeiro barramento 206 e em um potencial positivo em relação ao segundo barramento 208. [016] A primeira coluna 202 pode incluir uma pluralidade de comutadores semicondutores controláveis S-ι, S2, S3, e S4 (230). No exemplo da Figura 2, a pluralidade de comutadores semicondutores controláveis 230 pode incluir comutadores semicondutores parcialmente controláveis. Entretanto, em outra realização, a pluralidade de comutadores semicondutores controláveis pode incluir de modo alternativo comutadores semicondutores inteiramente controláveis. Além disso, a pluralidade de comutadores semicondutores controláveis pode incluir uma combinação de comutadores semicondutores parcialmente controláveis e comutadores semicondutores inteiramente controláveis. Além disso, em um exemplo, a primeira ramificação 214 da primeira coluna 202 pode incluir dois comutadores semicondutores controláveis Si e S2. De modo similar, a segunda ramificação 216 da primeira coluna 202 pode incluir dois comutadores semicondutores controláveis S3 e S4. Os comutadores semicondutores controláveis S1, S2, S3, e S4 podem incluir um diodo de potência em combinação com um tiristor, um retificador controlado de silício, um tiristor de desligamento por porta, ou um IGBT, por exemplo. [017] O primeiro braço 220 e o segundo braço 222 da segunda coluna 204 podem incluir uma pluralidade de módulos comutadores 234. O módulo comutador 234 pode ser uma combinação de uma pluralidade de comutadores semicondutores inteiramente controláveis 238 e pelo menos um dispositivo de armazenamento de energia 236. Os comutadores semicondutores inteiramente controláveis 238 podem incluir transistores bipolares de porta isolada (IGBTs), transistores de efeito de campo metal-óxido-semicondutor (MOSFETs), outros tipos de transistores de efeito de campo (FETs), tiristores de desligamento por porta, tiristores comutados por porta isolada (IGCTs), transistores de portas melhoradas por injeção (lEGTs), ou combinações dos mesmos. Os materiais de tais comutadores podem compreender silício, carboneto de silício, nitreto de gálio ou arsenieto de gálio, por exemplo. Os módulos comutadores 234 no primeiro braço 220 e no segundo braço 222 são selecionados de tal modo que a taxa de tensão da perna 200 seja atendida e uma exigência de etapa de tensão mínima do conversor de potência seja cumprida. [018] Cada um dos comutadores semicondutores inteiramente controláveis 238 pode também incluir um diodo de potência 240 que pode ser embutido e antiparalelo aos comutadores semicondutores inteiramente controláveis. Os diodos de potência embutidos 240 podem fornecer um caminho de giro livre. Esses diodos de potência 240 podem também ser referidos como diodos de giro livre. [019] Em um exemplo não limitante, o dispositivo de armazenamento de energia 236 pode incluir um capacitor, um ultra capacitor, uma bobina supercondutora, uma bateria ou qualquer outro elemento de armazenamento. No exemplo da Figura 2, o comutador semicondutor inteiramente controlável 238 pode ser acoplado de modo operacional em série ao dispositivo de armazenamento de energia 236. [020] A perna 200 pode ser empregada em um conversor de potência de fase única, um conversor de potência bifásico, um conversor de potência trifásico e outros conversores de potência multifásicos de CC para CA, CA para CC ou CA para CA equivalentes. A comutação dos comutadores semicondutores na primeira coluna 202 e na segunda coluna 204 pode ser controlada com base em valor de referência para uma variável controlada exigida no terminal de saída. Por exemplo, os comutadores podem ser controlados para entregar a potência de saída exigida nos terminais de saída. [021] Em algumas realizações, um conversor de potência com a perna 200 pode ser acoplado a outro conversor de potência com perna 200 para criar uma configuração conversão de potência antiparalela. [022] As Figuras 3 a 5, retratam as representações diagramáticas 300, 400 e 500 de estados diferentes de uma perna de um conversor de potência, tal como a perna 200 da Figura 2, de acordo com os aspectos da presente revelação. Referindo-se à Figura 3, uma representação diagramática de uma perna 302, tal como a perna 200 da Figura 2, em um primeiro estado de comutação dos comutadores semicondutores controláveis é apresentada. O primeiro estado pode também ser referido como um estado positivo. A perna 302 pode incluir uma primeira coluna 304 e uma segunda coluna 306. Além disso, a perna 302 pode ser acoplada de modo operacional entre um primeiro barramento 308 e um segundo barramento 310. Conforme citado acima, o primeiro barramento 308 pode incluir um barramento de CC positivo e o segundo barramento 310 pode incluir um barramento de CC negativo. Além disso, a primeira coluna 304 pode ser acoplada de modo operacional à segunda coluna 306 através de um primeiro nó de conexão 312 e um segundo nó de conexão 314. [023] Adicionalmente, um primeiro braço, tal como o primeiro braço 220 da Figura 2 da segunda coluna 306, e um segundo braço, tal como o segundo braço 222 da Figura 2 da segunda coluna 306, podem ser representados por fontes de tensão controlável Vp 316 e Vn 318, respectivamente. Conforme citado acima, a segunda coluna 306 pode incluir uma pluralidade de módulos comutadores (não mostrado). O primeiro braço da segunda coluna 306 e o segundo braço da segunda coluna 306 podem ser acoplados de modo operacional através do quarto barramento 320. Além disso, a primeira coluna 304 pode incluir um terceiro nó de conexão 322, o qual pode ser acoplado de modo operacional a um terceiro barramento 324. Na configuração da Figura 2 a primeira coluna 304 inclui quatro comutadores semicondutores controláveis representados como Si, S2, S3 e S4. Adicionalmente, a tensão no primeiro barramento 308 pode ser representada como +VdC, e a tensão no segundo barramento 310 pode ser representada como -Vdc· A título de exemplo, a tensão de +VdC no primeiro barramento 308 e a tensão de -Vdc no segundo barramento 310 podem ser em relação a um aterramento virtual. Na realização ilustrada, as tensões através do primeiro barramento 308 e do segundo barramento 310 são medidas em relação ao terceiro barramento 324. A tensão no terceiro barramento 324 pode ser representada como Vmjd. [024] Conforme retratado na Figura 3, durante o primeiro estado de comutação, os comutadores semicondutores controláveis Si e S3 são ativados para permitir que a corrente flua através do mesmo, enquanto os comutadores semicondutores controláveis S2 e S4 são mantidos em um estado desativado para impedir que a corrente flua através do mesmo. A ativação de comutadores semicondutores controláveis S1 e S3 fornece um primeiro trajeto de fluxo de corrente 326 entre o primeiro barramento 308 e o terceiro barramento 324 através de uma segunda coluna 306 correspondente. Consequentemente, a segunda coluna 306 pode ser acoplada de modo operacional entre o primeiro barramento 308 e o terceiro barramento 324 no estado positivo. Além disso, embora o primeiro trajeto de fluxo de corrente 326 seja estabelecido, a tensão através do primeiro barramento 308 e do terceiro barramento 324 podem depender da comutação dos comutadores semicondutores inteiramente controláveis que correspondem à pluralidade de módulos comutadores na segunda coluna 306, tal como os módulos comutadores 334 da Figura 3. A corrente que flui através do primeiro trajeto de fluxo de corrente 326 é representada como Ido [025] De maneira similar, a Figura 4 é uma representação diagramática 328 de uma perna em um segundo estado de comutação dos comutadores semicondutores controláveis. O segundo estado de comutação dos comutadores semicondutores controláveis pode também ser referido como um estado negativo. No segundo estado, os comutadores semicondutores controláveis S2 e S4 podem ser ativados, enquanto os comutadores semicondutores controláveis S1 e S3 estão desativados. A ativação dos comutadores semicondutores controláveis S2 e S4 resulta no fornecimento de um segundo trajeto de fluxo de corrente 330 entre o terceiro barramento 324 e o segundo barramento 310. Por conseguinte, a segunda coluna 306 pode ser acoplada de modo operacional entre o segundo barramento 310 e o terceiro barramento 324 no estado negativo. [026] De modo similar, a Figura 5 é uma representação diagramática 332 de uma perna em um terceiro estado de comutação dos comutadores semicondutores controláveis. O terceiro estado de comutação dos comutadores semicondutores controláveis pode também ser referido como um estado zero. No terceiro estado, os comutadores semicondutores controláveis 52 e S3 são ativados, enquanto os comutadores semicondutores controláveis S-ι, e S4 são desativados. A ativação dos comutadores semicondutores controláveis S2 e S3 resulta no fornecimento de um terceiro trajeto de fluxo de corrente 334. Esse terceiro trajeto de fluxo de corrente 334 pode também ser referido como um caminho de giro livre. Adicionalmente, ambas as extremidades da segunda coluna 306 podem ser acopladas de modo operacional entre si através dos comutadores semicondutores controláveis S2 e 53 ativados e o terceiro barramento 324. Contudo, as Figuras 3 a 5 representam os três estados de comutação com referência a uma única perna, esses três estados de comutação podem ser empregados simultaneamente a uma pluralidade de pernas em um conversor de potência bifásico, um conversor de potência trifásico e similar. [027] Como retratado nas Figuras 3 a 5 em qualquer instante no tempo, a segunda coluna 306 é acoplada de modo operacional entre o primeiro barramento 308 e o terceiro barramento 324, entre o terceiro barramento 324 e o segundo barramento 310 ou ambas as extremidades da segunda coluna 306 podem ser acopladas de modo operacional a um terceiro barramento 324. Assim, a segunda coluna 306 pode ter que suportar uma tensão de valor Vdc máxima. Por conseguinte, para o controle efetivo do conversor de potência, o primeiro braço da segunda coluna 306 e o segundo braço da segunda coluna 306 podem, cada um, que suportar uma tensão de Vdc máxima· [028] Em conversores multiníveis modulares convencionais, as ramificações de módulos comutadores podem ter que suportar a tensão de CC total (2Vdc) que aparece através do primeiro barramento e do segundo barramento. Além disso, para o controle do conversor de potência convencional, a primeira porção e a segunda porção das ramificações dos módulos comutadores podem, cada uma, ter que suportar uma tensão máxima de 2Vdc· Assim, um número exigido de unidades de comutação e/ou uma taxa exigida das unidades de comutação se elevarão. O conversor multinível modular convencional (MMC) exige um número elevado de unidades de comutação resultando, assim, em custo e complexidade elevados. Por outro lado, o conversor de potência com a perna 200 exige que o braço do módulo comutador suporte uma tensão máxima de Vdc reduzindo, assim, o número de módulos comutadores para suportar a potência de entrada gerada na fonte. [029] Além disso, a comutação da pluralidade de comutadores semicondutores controláveis Si, S2, S3, e S4 da primeira coluna 304 pode operar em combinação com a comutação da pluralidade de módulos comutadores (não mostrado) na segunda coluna 306. Além disso, conforme citado previamente, a comutação da pluralidade de módulos comutadores na segunda coluna 306 pode incluir a ativação e/ou a desativação dos comutadores semicondutores inteiramente controláveis. Os módulos comutadores na segunda coluna 306 e os comutadores na primeira coluna 304 são controlados pelo controlador de tal modo que a potência regulada seja fornecida no terminal de carga enquanto garante que a energia armazenada no conversor de potência seja mantida em um nível constante. [030] Em um conversor de potência trifásico, três pernas 200 são conectadas paralelamente entre o primeiro barramento 206 e o segundo barramento 208. As pernas 200 são conectadas de tal modo que a primeira coluna 202 seja acoplada com o primeiro barramento 206 em uma extremidade e o segundo barramento 208 em outra extremidade. Além disso, a primeira coluna 202 de cada perna 200 é acoplada ao terceiro barramento 324. A tensão do primeiro barramento 206 e o segundo barramento 208 é medida em relação ao terceiro barramento 324. Na descrição supracitada, um conversor trifásico foi utilizado para explicar as operações do conversor de potência. Pode ser compreendido que as operações do conversor de potência permanecem as mesmas para conversores unifásicos assim como conversores multifásicos com duas pernas 200 ou mais que três pernas 200. [031] Referindo-se à Figura 6, uma representação diagramática 600 de formas de onda de saída de tensão sinusoidal que correspondem aos estados diferentes de três configurações de fases de CAs possíveis em um ciclo de linha 601, de acordo com os aspectos da presente revelação, é retratada. Para facilitar a compreensão, a Figura 6, que representa uma conexão de três pernas, será descrita em relação às Figuras 3 a 5. Em uma realização, o ciclo de linha com uma sequência de fase A-B-C 601 pode ser dividido em seis seções 602, 604, 606, 608, 610, 612. No exemplo da Figura 6, as formas de onda de tensão que correspondem às três fases de CA A, B, e C são apresentadas. As formas de onda de tensão que correspondem às três fases incluem uma primeira forma de onda de tensão 614 que corresponde à fase de CA A, uma segunda forma de onda de tensão 616 que corresponde à fase de CA B, e uma terceira forma de onda de tensão 618 que corresponde à fase de CA C. [032] O sistema e método de controle, de acordo com certas realizações, fornece padrões de comutação nas seis seções 602, 604, 606, 608, 610, e 612 para gerar as saídas desejadas. O controlador, por exemplo, o controlador 108, é configurado para determinar o padrão de comutação de tal modo que o valor de uma variável controlada seja obtido enquanto satisfaz a condição de manter a energia armazenada interna média no sistema em um nível constante. O método para determinar o padrão de comutação pelo controlador 108 será explicado em maiores detalhes com as Figuras 7 e 8. Durante uma porção do ciclo de linha 601 que corresponde a cada seção, a seção pode ter uma ou duas pernas conectadas ao primeiro barramento 206, ao segundo barramento 208 ou ao terceiro barramento 228. Quando a perna está conectada ao primeiro barramento 206 (o barramento positivo) é dito que está em estado positivo, enquanto que quando a perna está conectada ao segundo barramento 208 (o barramento negativo) é dito que está em estado negativo. Quando a perna está conectada ao terceiro barramento 228 é dito estar em um estado zero. Além disso, o ciclo de linha 601 das três fases de CA pode incluir seis zonas transitórias 620, 622, 624, 626, 628, e 630. O termo zona transitória, conforme usado no presente documento, é usado para se referir a uma zona durante a qual pelo menos uma das pernas do conversor de potência, tal como a perna 200, transita de um estado para outro. Em um exemplo não limitante, na zona transitória 622, o estado da perna associada à fase de CA C muda de um estado positivo para um estado negativo. Durante o estado transitório, a perna não é conectada ao barramento positivo ou negativo, com seus terminais em curto-circuito, conforme mostrado nas Figuras.

[033] Além disso, durante uma transição entre duas seções adjacentes, uma das pernas pode estar no estado positivo, enquanto outra perna pode estar no estado negativo, e ainda outra perna pode estar no estado zero ou transitório. Particularmente, na seção 602, a perna associada à fase de CA A e a perna associada à fase de CA C estão no estado positivo, enquanto a perna associada à fase de CA B está no estado negativo. Além disso, a perna associada à fase de CA A e a perna associada à fase de CA C podem ser acopladas de modo operacional paralelamente entre si entre o primeiro barramento e o terceiro barramento. Particularmente, a segunda coluna associada à fase de CA A e a segunda coluna associada à fase de CA C podem ser acopladas de modo operacional paralelamente entre si entre o primeiro barramento e o terceiro barramento através dos comutadores ativados 51 e S3 das primeiras colunas correspondentes da fase de CA A e da CA fase C. Além disso, a perna associada à fase de CA B pode ser acoplada de modo operacional entre o terceiro barramento 228 e o segundo barramento 208. Particularmente, os comutadores S2 e S4 que correspondem à primeira coluna associada à fase de CA B podem ser ativados. Por conseguinte, a perna associada à fase de CA A e a perna associada à fase de CA C podem ser acopladas de modo operacional paralelamente entre si e adicionalmente acopladas de modo operacional em série à perna associada à fase de CA B, conforme indicado pelo número de referência 632. [034] Com referência contínua à Figura 6, a seção 602 é seguida pela zona transitória 622. Na zona transitória 622, a perna associada à fase de CA A continua a estar no estado positivo e a perna associada à fase de CA B continua a estar no estado negativo. Entretanto, a perna associada à fase de CA C transita do estado positivo para o estado zero, conforme indicado pelo número de referência 634. Os comutadores S2 e S3 da primeira coluna associados com a fase de CA C podem ser ativados. Consequentemente, quando a perna associada à fase de CA C está no estado zero, ambas as extremidades da perna podem ser acopladas de modo operacional ao terceiro barramento 228. [035] Na zona transitória 622, o comutador S1 que corresponde à primeira coluna associada à fase de CA C pode ser desativado e o comutador 52 que corresponde à primeira coluna associada à fase de CA C pode ser ativado. O comutador S2 pode ser ativado aplicando-se um sinal acionador de porta. Além disso, na seção 602, conforme citado previamente, a perna associada à fase de CA A e a perna associada à fase de CA C podem ser acopladas de modo operacional paralelamente entre si entre o primeiro barramento e o terceiro barramento através dos comutadores ativados Si e S3 correspondentes. Portanto, a corrente de CC no primeiro barramento é compartilhada entre a perna associada à fase de CA A e a perna associada à fase de CA C. Por conseguinte, a corrente de CC no primeiro barramento é compartilhada pelos comutadores S1 e S3 da primeira coluna associada à fase de CA A e os comutadores S1 e S3 da primeira coluna associada à fase de CA C. A desativação do comutador S1 que corresponde a primeira coluna associada à fase de CA C pode ser alcançada reduzindo-se a corrente a um valor próximo a zero na primeira coluna associada à fase de CA C. Além disso, a redução da corrente ao valor próximo a zero na primeira coluna associada à fase de CA C pode ser alcançada empregando-se um controlador tal como o controlador 108 da Figura 1. [036] O controlador 108 é configurado para empregar o método ilustrado na Figura 7 para controlar o padrão de comutação dos comutadores semicondutores e dos módulos comutadores de tal modo que a variável elétrica seja controlada de modo dinâmico, tal como a potência de saída, corrente de saída ou outro seja mantido em um primeiro valor de referência. Por exemplo, a variável elétrica que é controlada de modo dinâmico pode compreender uma potência de saída observada nos terminais de saída do conversor de potência. O controlador 108 é configurado para controlar o padrão de comutação dos comutadores no conversor de tal modo que o valor de potência de saída medido seja conduzido gradualmente em direção ao primeiro valor de referência. O método também possibilita que o controlador 108 gerencie a energia armazenada em dispositivos de armazenamento de energia, por exemplo, o dispositivo de armazenamento de energia 236, de tal modo que a energia armazenada interna média no conversor de potência seja mantida em um segundo valor de referência predeterminado. O segundo valor de referência predeterminado, de acordo com certas realizações, é fornecido por um operador do conversor de potência. Em outras realizações, o segundo valor de referência predeterminado é determinado com base no valor medido da variável elétrica controlada e o primeiro valor de referência. [037] O método inclui determinar, na etapa 702, uma pluralidade de valores de referência intermediários com base no primeiro valor de referência predeterminado para o conversor de potência. Por exemplo, o primeiro valor de referência predeterminado para o conversor de potência, conforme ilustrado na Figura 2, pode ser um nível desejado de potência de saída em um terminal de saída. Os valores de referência intermediários determinados na etapa 702 podem incluir, porém, sem limitação, uma tensão através do primeiro barramento 206 e do segundo barramento 208 em relação * ao terceiro barramento 228 (Vdc )» valor de referência para tensão em cada * * * perna do conversor (Va ,Vb . e Vc ), valor de referência de tensão para o * * terceiro barramento 228 (Vmjd ) e um valor de tensão de equilíbrio (AV ) exigido para manter uma diferença de tensão no primeiro braço 220 e no segundo braço 222 da segunda coluna 208 do conversor de potência. [038] O conversor de potência ilustrado na Figura 2 pode ser utilizado para converter entrada de CA em saída de CC, assim como para converter entrada de CC em saída de CA. Em uma realização, o primeiro valor de referência predeterminado pode ser fornecido como uma entrada para o controlador 108 por um operador. Em outra realização, o controlador 108 determina o primeiro valor de referência predeterminado com base na energia armazenada interna total nos dispositivos de armazenamento de energia, tal como o dispositivo de armazenamento de energia 236 presente em cada um dos módulos comutadores 234. [039] Adicionalmente, na etapa 704, o método inclui determinar o segundo valor de referência predeterminado com base no primeiro valor de referência predeterminado e a energia armazenada interna total no conversor de potência. O conversor de potência, durante operação, utiliza parte da energia armazenada nos dispositivos de armazenamento de energia 236 dos módulos comutadores 234 em conjunto com a potência recebida a partir de ou enviada para o primeiro barramento 206 e o segundo barramento 208 para manter a variável elétrica controlada nos terminais de CA de saída igual ao primeiro valor de referência predeterminado. Para operações reguladas, o controlador 108 é configurado para manter a energia armazenada no conversor de potência em um nível constante. Por exemplo, a energia armazenada total no conversor de potência é mantida no segundo valor de referência predeterminado. O controlador 108 computa continuamente a energia armazenada total em cada dispositivo de armazenamento de energia associado ao conversor de potência. A energia total interna e o primeiro valor de referência predeterminado são utilizados para determinar uma quantidade de energia que pode ser utilizada pelo conversor de potência para alcançar o primeiro valor de referência predeterminado. Com base na determinação de um possível consumo de energia armazenada nos dispositivos de armazenamento de energia 236 para alcançar a primeira exigência de valor de referência predeterminada, uma média da energia armazenada interna total no conversor de potência pode ser determinada como o segundo valor de referência predeterminado. [040] Na etapa 706, comandos de ativação são gerados pelo controlador 108 com base no primeiro valor de referência predeterminado; no segundo valor de referência predeterminado e na pluralidade de valores de referência intermediários. Os comandos de ativação pertencem aos sinais de chaveamento para a pluralidade de comutadores semicondutores (S-i, S2, S3, e S4) e a pluralidade de módulos comutadores 234. Os sinais de chaveamento são gerados de tal modo que o conversor de potência opere de acordo com os modos descritos juntamente com as Figuras 3 a 5. [041] Adicionalmente, na etapa 708, os comutadores semicondutores Si a S4 e os módulos comutadores 234 são dotados dos sinais de chaveamento para ativação de tal modo que a variável elétrica controlada medida nos terminais de saída do conversor seja igual ao primeiro valor de referência predeterminado e a energia armazenada interna média no conversor seja mantida no segundo valor de referência predeterminado. [042] O método para controle do conversor de potência, de acordo com certas realizações, também inclui gerar um terceiro valor de * referência (Vmjd ) para tensão observada através do terceiro barramento 228 (Vmid)· O terceiro valor de referência é computado com base em uma diferença entre energia armazenada em cada perna 200 do conversor. O controlador 108 computa uma energia armazenada total em dispositivos de armazenamento de energia 236 de cada segunda coluna 208 nas pernas 200 do conversor. Adicionalmente, o controlador 108 é configurado para determinar uma diferença entre a energia armazenada em cada perna 200 e regular o terceiro valor de referência. O terceiro valor de referência é definido de tal modo que a perna com máxima energia seja utilizada para fazer com que a variável elétrica controlada seja igual ao primeiro valor de referência predeterminado enquanto garante que a energia armazenada interna média seja mantida no segundo valor de referência predeterminado. O controlador 108 define o terceiro valor de referência com base em um modo no qual o conversor opera e uma direção de corrente flui no conversor. Por exemplo, quando o conversor opera no modo 634 (Figura 6) e a perna da Fase A tem mais energia que a Fase C, o terceiro valor de referência predeterminado para o terceiro barramento 228 é definido de tal modo que a energia entregue pela Fase A seja maior que aquela entregue pela Fase C para conduzir a diferença de energia armazenada entre os dois para zero. A energia entregue a partir da Fase A contribui para manter a variável elétrica controlada, por exemplo, a potência de saída, no primeiro valor de referência predeterminado. Em outra realização, durante a operação do conversor, caso mais de uma perna do conversor esteja conectada ao primeiro barramento 206 ou ao segundo barramento 208 paralelamente, uma energia média das pernas conectadas paralelamente é comparada com a energia média armazenada nas outras pernas para determinar o terceiro valor de referência predeterminado. [043] Adicionalmente, no método para controlar o conversor de potência, o controlador 108 é configurado para controlar a ativação da pluralidade de módulos comutadores de tal modo que a energia entre as duas pernas conectadas paralelamente seja também equilibrada. O controlador 108 é configurado para gerar um valor de referência para corrente que flui entre as duas pernas conectadas paralelamente. O valor de referência para a corrente define a transferência de energia entre as pernas conectadas paralelamente. O controlador 108 determina o valor de referência com base em uma diferença em energia armazenada em cada uma das pernas conectadas paralelamente. Adicionalmente, o método também inclui determinar um modo atual de operação do conversor. Com base no modo atual de operação do conversor, a corrente que flui entre as pernas é controlada para se aproximar do valor de referência para corrente. O controlador 108 controla uma corrente em circulação que flui entre as pernas paralelamente para aproximar o valor de referência de tal modo que alguma energia da perna com mais energia é transferida para a perna com menos energia. [044] Além disso, de acordo com certas realizações, o método inclui equilibrar a energia nos braços 220 e 222 de cada perna 200. Para alcançar o equilíbrio entre os braços 220 e 222, a tensão de saída de cada um desses braços é regulada. A tensão de saída dos braços é regulada fornecendo-se um comando de ativação para os módulos comutadores que é equivalente a uma diferença entre tensões em dispositivos de armazenamento de energia 236 em cada um dos braços 220 e 22 e um valor de tensão de referência para o primeiro barramento 206 e o segundo barramento 208. O valor de tensão de referência para o primeiro barramento 206 e o segundo barramento 208 é utilizado para manter a tensão no primeiro barramento 206 e o segundo barramento 208 para um nível constante de tal modo que a variável elétrica controlada seja mantida no primeiro valor de referência predeterminado. [045] O controlador 1108, descrito em maior detalhe com a Figura 8, é configurado para implementar o método descrito acima e suas realizações para gerar potência regulada em terminais de saída do conversor de potência. [046] A Figura 8 ilustra um diagrama em bloco do controlador 1108 configurado para controlar as operações de um conversor de potência, tal como o conversor de potência com perna 200. O controlador 1108 da Figura 8, de acordo com a realização ilustrada, é utilizado para controlar um conversor trifásico com três pernas 200 conectado paralelamente entre o primeiro barramento 206 e o segundo barramento 208. [047] De acordo com as realizações da presente invenção, o controlador 1108 é configurado para controlar o estado de ativação dos comutadores semicondutores 230 e os módulos comutadores 234 de tal modo que a variável elétrica controlada, por exemplo, a potência de saída observada nos terminais de saída do conversor de potência, seja mantida em um primeiro valor de referência predeterminado, enquanto garante que a energia armazenada interna média do conversor seja mantida em um segundo valor de referência predeterminado. [048] O controlador 1108, conforme ilustrado na Figura 8, inclui um primeiro regulador 802 que é configurado para gerar comandos de ativação para a pluralidade de comutadores semicondutores 230 e para os módulos comutadores 234 com base no primeiro valor de referência predeterminado. O primeiro valor de referência predeterminado pertence à variável elétrica controlada para o conversor de potência. Por exemplo, o primeiro valor de referência predeterminado pode ser as exigências de potência reais e reativas no terminal de saída do conversor de potência. Por exemplo, o conversor de potência pode ser configurado para entregar 10 Mega Watts de potência para uma carga. Entretanto, quando uma carga conectada no terminal de saída do conversor de potência exige mais potência, o primeiro valor de referência predeterminado muda de 10 Mega Watts para a nova exigência da carga. O primeiro valor de referência predeterminado, de acordo com uma realização, é fornecido para o regulador 802 por um operador de sistema. Em algumas outras realizações, o primeiro valor de referência predeterminado pode ser determinado pelo regulador 802 com base em exigências no terminal de saída. [049] Quando o controlador 1108 é configurado para controlar a potência de saída entregue pelo conversor de potência, o primeiro regulador 802 é configurado para determinar uma potência presente entregue pelo conversor a partir das tensões observadas através das pernas 200 do conversor de potência e a corrente que flui através das pernas 200. A potência presente é comparada com o primeiro valor de referência predeterminado para gerar um sinal de erro. O sinal de erro é então utilizado pelo controlador 1108 para gerar valores de referência intermediários para correntes e tensões de perna. O primeiro regulador 802 é configurado para computar uma diferença entre a energia armazenada interna total dos dispositivos de armazenamento de energia 236 e o segundo valor de referência predeterminado. O erro entre a energia armazenada e o segundo valor de referência predeterminado e o erro entre a variável elétrica controlada e o primeiro valor de referência predeterminado é utilizado para determinar os valores de referência intermediários. Os valores de referência intermediários são utilizados para gerar comandos de ativação para a pluralidade de módulos comutadores 234 e os comutadores semicondutores 230. O controlador 1108 é configurado adicionalmente para fornecer os comandos de ativação para os comutadores 230 e os módulos 234 para ativar as pernas 200 de tal modo que as tensão e corrente medidas em cada perna sejam iguais aos valores de referência intermediários. [050] O controlador 1108 também inclui um segundo regulador 804. O segundo regulador 804 é configurado para manter a energia armazenada interna média do conversor de potência no segundo valor de referência predeterminado. Os módulos 234 do conversor de potência incluem os dispositivos de armazenamento de energia 236. O dispositivo de armazenamento de energia 236 é configurado para armazenar energia durante a operação do conversor de potência e entregar a energia armazenada de tal modo que os requisitos de potência da carga conectada no terminal de saída sejam atendidos. Para manter a energia armazenada total no conversor de potência no segundo valor de referência predeterminado, o controlador é configurado para ativar os módulos comutadores 234 de tal modo que os dispositivos de armazenamento de energia 236 associados a eles são carregados ou descarregados. O segundo regulador 804 é configurado para comparar a presente energia armazenada interna total em cada dispositivo de armazenamento de energia 236 do conversor com o segundo valor de referência predeterminado para gerar um sinal de erro. O sinal de erro é utilizado para gerar comandos de ativação para os módulos comutadores 234 de tal modo que a energia seja utilizada a partir de dispositivos de armazenamento de energia 236 que têm mais energia armazenada que outros dispositivos de armazenamento de energia 236 no conversor. Adicionalmente, o sinal de erro é utilizado para gerar um valor de referência intermediário para uma tensão ser mantida através do primeiro barramento 206 e do segundo barramento 208 em relação ao terceiro barramento 228. [051] O segundo regulador 804 pode também ser configurado para gerar um primeiro valor de referência predeterminado a partir do sinal de erro que é gerado a partir da comparação entre a energia armazenada interna total presente e o segundo valor de referência predeterminado. [052] O controlador 1108 inclui adicionalmente um terceiro regulador 806 que é configurado para manter a distribuição igual de energia entre as diferentes pernas 200 do conversor de potência. O terceiro regulador 806 é configurado para computar a energia armazenada total presente em cada perna 200 do conversor de potência com base na energia armazenada em cada dos dispositivos de armazenamento de energia 236. O terceiro regulador 806 é adicionalmente configurado para comparar a energia armazenada em cada uma das pernas 200. Com base em um modo de operação do conversor de potência e um fluxo de corrente no conversor de potência, o terceiro regulador gera um terceiro valor de referência predeterminado para uma tensão através do terceiro barramento 228. Os comandos de ativação gerados pelo terceiro regulador 806 são utilizados para ativar a pluralidade de comutadores e módulos comutadores de tal modo que a tensão no terceiro barramento 228 seja igual ao terceiro valor de referência predeterminado. O terceiro valor predeterminado é selecionado de tal modo que uma perna 200 com potência máxima seja utilizada para fornecer potência para o terminal de saída do conversor. A potência é recebida a partir da perna 200 com potência máxima de tal modo que a potência de saída do conversor seja igual ao primeiro valor de referência predeterminado, a energia armazenada interna média do conversor é mantida no segundo valor de referência predeterminado e a energia em cada perna 200 do conversor de potência é equilibrada. [053] O controlador 1108 também inclui um quarto regulador 808 que é configurado para manter o equilíbrio de energia entre o primeiro braço 220 e o segundo braço 222 da perna 200. O quarto regulador 808 é configurado para utilizar a diferença de energia entre os braços 220 e 222 para gerar uma tensão de referência de equilíbrio do braço de fase que é utilizada para conduzir uma corrente na perna 200 de tal modo que a energia seja equilibrada entre o primeiro braço 220 e o segundo braço 222. [054] Os comandos de ativação gerados pelo primeiro regulador 802, o segundo regulador 804, o terceiro regulador 806 e o quarto regulador 808 são fornecidos para um modulador 810. O modulador 810 é configurado para fornecer sinais de ativação digital para a pluralidade de comutadores semicondutores 230 e os módulos comutadores 234 de tal modo que a potência de saída seja mantida no primeiro valor de referência predeterminado enquanto mantém a energia armazenada interna no segundo valor de referência predeterminado. [055] Deve-se compreender que a descrição acima tem a intenção de ser ilustrativa e não restritiva. Por exemplo, as realizações descritas cima (e/ou aspectos das mesmas) podem ser usadas em combinação entre si. Adicionalmente, muitas modificações podem ser feitas para adaptar um material ou situação particular aos ensinamentos da invenção sem se afastar de seu escopo. Embora as dimensões e tipos de materiais descritos no presente documento tenham a intenção de definir os parâmetros da invenção, os mesmos não são de nenhum modo limitantes e são realizações exempiificativas. Muitas outras realizações serão evidentes para aqueles de conhecimento comum na técnica mediante a análise da descrição acima. O escopo da invenção deveria, portanto, ser determinado com referência às reivindicações anexas, juntamente com o escopo total de equivalentes aos quais tais reivindicações são intituladas. Nas reivindicações anexas, os termos “que inclui” e “no qual” são usados como os equivalentes da língua inglesa dos termos respectivos “que compreende” e “em que.” Além disso, nas seguintes reivindicações, os termos “primeiro”, “segundo”, etc. são usados meramente como rótulos e não têm a intenção de impor requisitos numéricos ou posicionais em seus objetivos. Adicionalmente, as limitações das reivindicações seguintes não estão escritas em formato de meios mais função e não têm a intenção de serem interpretadas com base no 35 U.S.C. § 112, sexto parágrafo, a menos e até que tais limitações da reivindicação usem expressamente a frase “significa que” seguida por uma declaração de invalidez de função de uma estrutura adicional. [056] Esta descrição escrita usa exemplos para revelar várias realizações da invenção, que incluem o melhor modo, e também para permitir que qualquer pessoa de conhecimento comum na técnica pratique as realizações da invenção, incluindo fazer e usar quaisquer dispositivos ou sistemas e executar quaisquer métodos incorporados. O escopo patenteável da invenção é definido pelas reivindicações e pode incluir outros exemplos que ocorram para aqueles de conhecimento comum na técnica. Tais outros exemplos pretendem ser abrangidos pelo escopo das reivindicações caso tenham elementos estruturais que não se diferenciem da linguagem literal das reivindicações, ou caso incluam elementos estruturais equivalentes com diferenças insubstanciais das linguagens literais das reivindicações. [057] Conforme usado no presente documento, um elemento ou etapa citado no singular e precedido da palavra “um” ou “uma” deve ser compreendido como não excludente do plural dos ditos elementos ou etapas, a menos que tal exclusão seja declarada explicitamente. Além disso, referências a “uma realização” da presente invenção não devem ser interpretadas como como exclusão à existência de realizações adicionais que também incorporem os recursos citados. Além disso, a menos que declarado explicitamente o contrário, as realizações “que compreendem”, “incluem” ou “têm” um elemento ou uma pluralidade de elementos que têm uma propriedade particular podem incluir tais elementos adicionais que não têm tal propriedade. [058] Visto que certas mudanças podem ser feitas no sistema para conversão de potência descrito acima, sem se afastar do espírito e escopo da invenção envolvido no presente documento, a intenção é que todas as matérias da descrição acima ou mostradas nos desenhos anexos sejam interpretadas como exemplos meramente ilustrativos do conceito inventivo no presente documento e não devem ser interpretadas como limitantes à invenção.

Reivindicações:

Claims

1. CONVERSOR DE POTÊNCIA, caracterizado pelo fato de que compreende: pelo menos uma perna conversor de potência, em que cada perna compreende: uma primeira coluna que compreende uma pluralidade de comutadores semicondutores controláveis, um primeiro nó de conexão e um segundo nó de conexão, em que a primeira coluna é acoplada de modo operacional através de um primeiro barramento e um segundo barramento; e uma segunda coluna acoplada de modo operacional à primeira coluna através do primeiro nó de conexão e do segundo nó de conexão, em que a segunda coluna compreende uma pluralidade de módulos comutadores, em que cada módulo da pluralidade de módulos comutadores compreende uma pluralidade de comutadores semicondutores inteiramente controláveis e pelo menos um dispositivo de armazenamento de energia; e um controlador de sistema configurado para controlar um modo de ativação de pelo menos um comutador da pluralidade de comutadores semicondutores controláveis a partir da primeira coluna e um número predeterminado de módulos comutadores a partir da segunda coluna de tal modo que uma variável elétrica controlada seja mantida em um primeiro valor de tensão de referência predeterminado e a energia armazenada interna média dos dispositivos de armazenamento de energia seja equilibrada e mantida em um segundo valor de referência predeterminado.

2. CONVERSOR DE POTÊNCIA, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os comutadores semicondutores controláveis da primeira coluna compreendem comutadores parcialmente controláveis.

3. CONVERSOR DE POTÊNCIA, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado peto fato de que a primeira coluna compreende uma primeira ramificação e uma segunda ramificação e em que a segunda ramificação é acoplada de modo operacional à primeira ramificação através de um terceiro nó de conexão.

4. CONVERSOR DE POTÊNCIA, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que o terceiro nó de conexão de cada perna é conectado a um terceiro barramento que compreende um barramento de CC.

5. CONVERSOR DE POTÊNCIA, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a segunda coluna compreende um primeiro braço e um segundo braço.

6. CONVERSOR DE POTÊNCIA, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que o primeiro e segundo braços da segunda coluna são acoplados de modo operacional a um quarto barramento.

7. CONVERSOR DE POTÊNCIA, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que o quarto barramento compreende uma fase de corrente alternada.

8. CONVERSOR DE POTÊNCIA, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o controlador de sistema adicionalmente compreende: um primeiro regulador para gerar comandos de ativação para a pluralidade de comutadores semicondutores e os módulos comutadores com base no primeiro valor de referência predeterminado; e um segundo regulador para gerar comandos de ativação para a pluralidade de módulos comutadores com base em energias armazenadas internas dos dispositivos de armazenamento de energia para manter a energia armazenada interna média dos dispositivos de armazenamento no segundo valor predeterminado.

9. CONVERSOR DE POTÊNCIA, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que o controlador de sistema adicionalmente compreende: um primeiro regulador para gerar comandos de ativação para a pluralidade de comutadores semicondutores e os módulos comutadores com base no primeiro vaiorde referência predeterminado; um segundo regulador para gerar comandos de ativação para a pluralidade de módulos comutadores com base em energias armazenadas internas dos dispositivos de armazenamento de energia para manter as energias armazenadas internas dos dispositivos de armazenamento de energia no segundo valor predeterminado. um terceiro regulador para manter uma distribuição igual de energia armazenada total entre cada perna da pluralidade de pernas; e um quarto regulador para manter uma distribuição igual de energia armazenada em cada perna entre os primeiro e segundo braços da segunda coluna da perna.

10. CONVERSOR DE POTÊNCIA, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o controlador de sistema adicionalmente compreende um modulador configurado para controlar o modo de ativação da pluralidade de módulos comutadores com base em uma pluralidade de comandos gerados pelo primeiro e pelo segundo reguladores de potência.

11. CONVERSOR DE POTÊNCIA, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que o controlador de sistema adicionalmente compreende um modulador configurado para controlar o modo de ativação da pluralidade de módulos comutadores com base em uma pluralidade de comandos gerados pelo primeiro, pelo segundo, pelo terceiro e pelo quarto reguladores de potência.

12. CONVERSOR DE POTÊNCIA, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a variável elétrica controlada compreende potência de saída.

13. MÉTODO PARA CONVERSÃO DE POTÊNCIA caracterizado pelo fato de que compreende: determinar uma pluralidade de valores de referência intermediários com base em um primeiro valor de referência predeterminado; determinar um segundo valor de referência predeterminado com base na energia armazenada interna em um conversor de potência e no primeiro valor de referência predeterminado; gerar comandos de ativação para uma pluralidade de comutadores semicondutores e módulos comutadores no conversor de potência com base na pluralidade de valores de referência intermediários e o segundo valor de referência predeterminado; e ativar a pluralidade de comutadores semicondutores e módulos comutadores de tal modo que uma variável elétrica controlada seja igual ao primeiro valor de referência predeterminado e uma energia armazenada interna média no conversor de potência seja igual ao segundo valor de referência predeterminado.

14. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que uma pluralidade de pernas é acoplada a um primeiro barramento e um segundo barramento, em que cada perna compreende uma primeira coluna e uma segunda coluna e em que a primeira coluna compreende a pluralidade de comutadores semicondutores controláveis e a segunda coluna compreende os módulos comutadores.

15. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que a primeira coluna é acoplada através de um primeiro barramento e de um segundo barramento.

16. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que uma primeira ramificação da primeira coluna é acoplada de modo operacional a uma segunda ramificação da primeira coluna através de um terceiro nó de conexão.

17. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que o terceiro nó de conexão de cada perna é conectado a um terceiro barramento.

18. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente computar um terceiro valor de referência para uma tensão observada no terceiro barramento com base em uma diferença entre a energia armazenada interna total em cada perna do conversor de potência.

19. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 18, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente regular a tensão observada no terceiro barramento para ser igual ao terceiro valor de referência com base em um estado de ativação da pluralidade de comutadores semicondutores de tal modo que a energia da perna com energia armazenada interna máxima seja utilizada para tornar a variável elétrica controlada igual ao primeiro valor de referência e a energia armazenada interna média da pluralidade de pernas ser igual ao segundo valor de referência.

20. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 19, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente regular pelo menos um módulo da pluralidade de módulos comutadores de tal modo que a energia armazenada em cada perna seja distribuída igualmente entre um primeiro braço e um segundo braço da perna.