BR102015018402A2 - módulo de conversão de potência, sistema de conversão de potência e método para conversão de potência - Google Patents

Abstract

módulo de conversão de potência, sistema de conversão de potência e método para conversão de potência. tem-se a provisão de um módulo de conversão de potência. o módulo de conversão de potência inclui uma primeira perna de conversor e uma segunda perna de conversor. a primeira perna de conversor inclui uma primeira unidade de comutação e uma segunda unidade de comutação acopladas em série. a segunda unidade de comutação é disposta em uma orientação reversa com respeito a uma orientação da primeira unidade de comutação. a segunda perna de conversor inclui uma terceira unidade de comutação e um diodo acoplados em série. a terceira unidade de comutação vem a ser disposta em uma orientação reversa com respeito à orientação da primeira unidade de comutação. o conversor de potência inclui ainda um primeiro dispositivo de estocagem de energia operacionalmente acoplado entre a primeira perna de conversor e a segunda perna de conversor. o módulo de conversão de potência inclui ainda um segundo dispositivo de estocagem de energia operacionalmente acoplado entre a primeira perna de conversor e a segunda perna de conversor.

Description

“MÓDULO DE CONVERSÃO DE POTÊNCIA, SISTEMA DE CONVERSÃO DE POTÊNCIA E MÉTODO PARA CONVERSÃO DE POTÊNCIA” Referência Correlata a Pedidos Relacionados [001] Este pedido é uma continuação em parte do Pedido de Patente N° US 13/484517, intitulado “MULTI-LEVEL POWER CONVERTER”, depositado em 31 de Maio de 2012, incorporado neste relatório a título de referência.

Antecedentes [002] As realizações do presente relatório estão relacionadas a sistemas de conversão de potência e, mais particularmente, a um sistema de conversão de potência em múltiplos níveis. [003] Frequentemente, os sistemas de conversão de potência são empregados para converter potência de corrente alternada (CA) para potência de corrente contínua (CC) junto a uma subestação de transmissão com a conversão da potência CC transmitida de volta em potência CA junto a uma subestação de recepção em transmissões de corrente contínua de alta voltagem (HVDC). Em uma abordagem, tais sistemas de conversão de potência apresentam uma estrutura modular de múltiplos níveis. A estrutura modular de múltiplos níveis inclui uma disposição empilhada de módulos de conversor de potência para a conversão de potência CA em potência CC e de potência CC em potência CA. [004] Vários modelos de módulos de conversor de potência têm sido empregados para a formação de sistemas de conversão de potência modular de múltiplos níveis. Um tipo de tal modelo para módulos de conversor de potência inclui uma meia ponte que por sua vez inclui duas chaves acopladas através de um capacitor. Tal módulo de meia ponte é suscetível a falhas de CC, por exemplo, um curto-circuito de CC. Mais ainda, o módulo de meia ponte apresenta-se incapacitado a limitar tais tipos de correntes de curtos-circuitos. [005] Além disso, um módulo de conversão de potência de ponte total tem sido empregado para a superação de empecilhos junto ao módulo de meia ponte. O módulo de conversão de potência de ponte total, ao passo que capacitado a limitar a corrente de curto-circuito de CC, realiza por duas vezes o emprego de uma quantidade de chaves na forma estruturada em meia ponte. Tal quantidade aumentada de chaves resulta em maiores perdas e custos. [006] Adicionalmente, um módulo de conversão de potência de dupla sujeição tem sido igualmente empregado para limitar a corrente de curto-circuito. As chaves no módulo de conversão de potência de dupla sujeição apresentam uma potência nominal entre as potências nominais das chaves do módulo de conversão de potência em meia ponte e o módulo de conversão de potência de ponte total. Entretanto, o módulo de conversão de potência de dupla sujeição inclui componentes eletrônicos adicionais em comparação com o módulo de conversão de potência de ponte total. O emprego desses componentes eletrônicos adicionais leva a custos mais elevados e a complexidades dentro de uma abordagem modular. [007] Ultimamente, tem sido empregada uma outra abordagem para a produção do módulo de conversão de potência. Esta abordagem inclui duas chaves e dois capacitores em cada módulo de conversão de potência. Tal módulo de conversão de potência possibilita um isolamento mais fácil e um melhor resfriamento durante o funcionamento. Entretanto, esta configuração carece em limitar a corrente de curto-circuito sob as condições de falha de CC.

Breve Descrição [008] De acordo com um aspecto do presente relatório, tem-se a provisão de um módulo de conversão de potência. O módulo de conversão de potência inclui uma primeira perna de conversor e uma segunda perna de conversor. A primeira perna de conversor inclui uma primeira unidade de comutação e uma segunda unidade de comutação acopladas em série. A segunda unidade de comutação é disposta em uma orientação reversa com respeito a uma orientação da primeira unidade de comutação. A segunda perna de conversor inclui uma terceira unidade de comutação e um diodo acoplados em série. A terceira unidade de comutação é disposta em uma orientação reversa com respeito à orientação da primeira unidade de comutação. O módulo de conversão de potência inclui ainda um primeiro dispositivo de estocagem de energia acoplado operacionalmente entre a primeira perna de conversor e a segunda perna de conversor. O módulo de conversão de potência inclui ainda um segundo dispositivo de estocagem de energia acoplado operacionalmente entre a primeira perna de conversor e a segunda perna de conversor. [009] De acordo com outro aspecto do presente relatório, tem-se a provisão de um sistema de conversão de potência. O sistema de conversão de potência inclui uma pluralidade de unidades de fase, em que cada unidade de fase vem a ser configurada para conversão da potência correspondendo a uma respectiva fase de uma potência de entrada. Além disso, cada unidade de fase inclui uma pluralidade de módulos de conversor de potência acoplados em série entre si. Além disso, cada módulo de conversão de potência inclui uma primeira perna de conversor e uma segunda perna de conversor. A primeira perna de conversor inclui uma primeira unidade de comutação e uma segunda unidade de comutação acopladas em série. A segunda unidade de comutação é disposta em uma orientação reversa com respeito a uma orientação da primeira unidade de comutação. A segunda perna de conversor inclui uma terceira unidade de comutação e um diodo acoplados em série. A terceira unidade de comutação é disposta em uma orientação reversa com respeito à orientação da primeira unidade de comutação. O módulo de conversão de potência inclui ainda um primeiro dispositivo de estocagem de energia e um segundo dispositivo de estocagem de energia acoplados operacionalmente entre a primeira perna de conversor e a segunda perna de conversor. [010] De acordo ainda com outro aspecto do presente relatório, tem-se a provisão de um método para a conversão de potência. O método inclui o acoplamento de uma primeira unidade de comutação e uma segunda unidade de comutação em série para a formação de uma primeira perna de conversor, em que a segunda unidade de comutação vem a ser disposta em uma orientação reversa com respeito a uma orientação da primeira unidade de comutação. O método inclui ainda o acoplamento de uma terceira unidade de comutação e um diodo acoplados em série para a formação de uma segunda perna de conversor, em que a terceira unidade de comutação é disposta em uma orientação reversa com respeito à orientação da primeira unidade de comutação. O método inclui ainda o acoplar operacionalmente de um primeiro dispositivo de estocagem de energia e de um segundo dispositivo de estocagem de energia entre a primeira perna de conversor e a segunda perna de conversor para a formação de um módulo de conversão de potência. O método inclui ainda operacionalmente o acoplamento de uma pluralidade de módulos de conversor de potência para a formação de um sistema de conversão de potência configurado para converter uma potência de entrada em uma potência de saída. O método inclui ainda a limitação de uma condição de falha no sistema de conversão de potência mediante a identificação da condição de falha para a minimização de uma corrente de falha de CC no sistema de conversão de potência.

Desenhos [011] Essas e outras características, aspectos e vantagens da presente invenção tornar-se-ão melhor entendidos quando a descrição detalhada a seguir vier a ser lida com referência aos desenhos de acompanhamento, em que caracteres similares representam partes iguais ao longo dos desenhos, em que: A Figura 1 é uma representação esquemática de um sistema de transmissão de corrente contínua de alta voltagem (HVDC), de acordo com os aspectos do presente relatório; A Figura 2 é uma representação esquemática de um módulo de conversão de potência empregado na formação de um sistema de conversão de potência para uso no sistema de transmissão HVDC da Figura 1, de acordo com os aspectos do presente relatório descritivo; A Figura 3 é uma representação esquemática de um módulo de conversão de potência configurado para proporcionar uma voltagem positiva através dos terminais elétricos de um módulo de conversão de potência, de acordo com os aspectos do presente relatório descritivo; A Figura 4 é uma representação esquemática de um módulo de conversão de potência configurado para proporcionar uma voltagem zero através dos terminais elétricos de um módulo de conversão de potência, de acordo com os aspectos do presente relatório descritivo; A Figura 5 é uma representação esquemática de um módulo de conversão de potência configurado para proporcionar uma voltagem negativa através dos terminais elétricos de um módulo de conversão de potência, de acordo com os aspectos do presente relatório descritivo; A Figura 6 é uma representação esquemática de outra realização de um módulo de conversão de potência, de acordo com os aspectos do presente relatório descritivo; A Figura 7 é uma representação esquemática de ainda outra realização de um módulo de conversão de potência, de acordo os aspectos do presente relatório descritivo; e. A Figura 8 consiste de um fluxograma representando um método para conversão de potência, de acordo com os aspectos do presente relatório descritivo.

Descrição Detalhada [012] A menos que definido de outra forma, os termos técnicos e científicos utilizados neste relatório apresentam o mesmo conforme habitualmente entendido pelos especialistas da técnica dentro do âmbito pertinente a esta invenção. As palavras "primeiro", "segundo" e similares, de acordo com o emprego presente, não são indicativos de qualquer ordem, quantidade ou importância, sendo, no entanto empregados para distinção entre os elementos. Além disso, as palavras "um" e "uma" não representam uma limitação quanto à quantidade, representando, no entanto, a presença quanto a pelo menos um dos itens referenciados. A palavra "ou" implica na inclusão e indicam alguns ou todos os itens listados. O emprego de "incluindo", "que compreende" ou "apresentando" e as variações dos mesmos implicam na abrangência dos itens listados posteriormente e os seus equivalentes, bem como os itens adicionais. As palavras "conectado" e "acoplado" não se restringem às conexões ou aos acoplamentos mecânicos ou físicos e podem incluir as conexões ou acoplamentos elétricos, sejam diretos ou indiretos. Além disso, as palavras, "conjunto de circuitos", "circuito", "controlador" e "processador" podem incluir tanto um componente simples quanto uma pluralidade de componentes, que se apresentam tanto ativos quanto passivos e são conectados ou então acoplados em conjunto para realização da função descrita. [013] Os aspectos do presente relatório descritivo estão relacionados a um módulo de conversão de potência e a um sistema de conversão de potência com a inclusão do módulo de conversão de potência. Em uma realização, o sistema de conversão de potência pode incluir um sistema de transmissão de corrente contínua de alta voltagem (HVDC), um sistema de distribuição de potência, um sistema de controle de motor elétrico ou uma combinação dos mesmos. O sistema de conversão de potência inclui uma pluralidade de unidades de fase. Além disso, cada unidade de fase vem a ser configurada para converter potência correspondendo a uma respectiva fase de uma potência de entrada. Além disso, cada unidade de fase inclui uma pluralidade de módulos de conversão de potência acoplados em série entre si. [014] O módulo de conversão de potência pode incluir uma primeira perna de conversor e uma segunda perna de conversor. A primeira perna de conversor pode incluir uma primeira unidade de comutação e uma segunda unidade de comutação acopladas em série. A segunda unidade de comutação pode ser disposta em uma orientação reversa com respeito a uma orientação da primeira unidade de comutação. Além do mais, a segunda perna de conversor pode incluir uma terceira unidade de comutação e um diodo acoplados em série. A terceira unidade de comutação pode ser disposta em uma orientação reversa com respeito à orientação da primeira unidade comutação. Além disso, o módulo de conversão de potência pode incluir ainda um primeiro dispositivo de estocagem de energia e um segundo dispositivo de estocagem de energia acoplados operacionalmente entre a primeira perna de conversor e a segunda perna de conversor. [015] A Figura 1 é uma representação esquemática de um sistema de transmissão de corrente contínua de alta voltagem 10 (HVDC), de acordo com os aspectos do presente relatório descritivo. O sistema de transmissão HVDC 10 pode incluir um sistema de conversão de potência de corrente alternada (CA) em corrente contínua (CC) 20 e um sistema de conversão de potência de corrente contínua (CC) em corrente alternada (CA) 30 acoplados operacionalmente via uma conexão de CC 40. Posteriormente, o sistema de conversão de potência de CA para CC 20 pode ser chamado de "sistema de conversão de potência de lado de fonte" e o sistema de conversão de potência 30 pode ser chamado de "sistema de conversão de potência de lado de carga". Além disso, o sistema de conversão de potência de lado de fonte 20 pode incluir uma pluralidade de unidades de fase de lado de fonte 50 e o sistema de conversão de potência de lado de carga 30 pode incluir uma pluralidade de unidades de fase de lado de carga 60. Cada uma das unidades de fase 50 de lado de fonte pode vir a ser configurada para conversão de uma respectiva fase de uma potência CA em potência CC. Similarmente, cada uma das unidades de fase de lado de carga 60 pode vir a ser configurada para a conversão de potência CC junto a uma respectiva fase da potência CA. Em uma realização, a pluralidade de unidades de fase de lado de fonte 50 pode ser acoplada operacionalmente em paralelo. Em outra realização, a pluralidade de unidades de fase de lado de carga 60 pode ser acoplada operacionalmente em paralelo. Deve ser observado que várias unidades de fase no sistema de conversão de potência de lado de fonte 20 e no sistema de conversão de potência de lado de carga 30 pode corresponder à várias fases da potência CA. Por exemplo, a conversão de uma potência CA de três fases utilizando o sistema de conversão de potência de lado de fonte 20 e o sistema de conversão de potência de lado de carga 30 podem exigir três unidades de fase no sistema de conversão de potência de lado de fonte 20 e três unidades de fase no sistema de conversão de potência de lado de carga 30. [016] Além disso, a pluralidade de unidades de fase de lado de fonte 50 pode incluir uma pluralidade de módulos de conversão de potência de fonte 55 operacionalmente acoplados em série entre si. Similarmente, a pluralidade de unidades de fase de lado de carga 60 pode incluir uma pluralidade de módulos de conversão de potência de carga 65 operacionalmente acoplados em série entre si. Além disso, o sistema de conversão de potência de lado de fonte 20 pode ser operacionalmente acoplado junto a um controlador de lado de fonte 70 e o sistema de conversão de potência de lado de carga 30 pode ser operacionalmente acoplado a um controlador de lado de carga 80. O controlador de lado de fonte 70 pode ser configurado para controlar as operações de comutação dos módulos de conversor de potência 55 para a geração da potência CC a partir da potência CA. Durante a operação normal, cada um dos módulos de conversor de potência de fonte 55 pode ser controlado independentemente pelo controlador de lado de fonte 70 proporcionando uma voltagem zerada ou uma voltagem positiva junto aos respectivos terminais elétricos para a geração da voltagem de fonte da respectiva fase no sistema de transmissão HVDC 10. As voltagens zeradas ou as voltagens positivas podem ser adicionadas para a geração da voltagem de fonte para a respectiva fase. Similarmente, a voltagem de fonte correspondendo a outras fases pode ser gerada através do controle dos módulos de conversão de potência de fonte 55 das respectivas unidades de fase de lado de fonte 50. Além disso, os módulos de conversão de potência de carga 65 podem ser também similarmente controlados pelo controlador de lado de carga 80 para a regulagem de uma voltagem ou corrente de lado de carga. Além disso, durante uma condição de falha tal como um curto-circuito junto à conexão de CC 40, os módulos de conversor de potência 55 e 65 podem ser controlados para a provisão de uma voltagem negativa em oposição às voltagens de fase de corrente alternada junto ao sistema de conversão de potência de lado de fonte 20 e o sistema de conversão de potência de lado de carga 30 para a redução de uma corrente com falha de CC. [017j A Figura 2 é uma representação esquemática de um módulo de conversão de potência 100. Em uma configuração presentemente contemplada, o módulo de conversão de potência 100 pode ser substancialmente similar à configuração do módulo de conversão de potência de fonte 55 e do módulo de conversão de potência de carga 65 da Figura 1, de acordo com os aspectos do presente relatório descritivo. O módulo de conversão de potência 100 pode incluir um terminal elétrico 110. O terminal elétrico 110 pode incluir um primeiro nó de terminal 112 e um segundo nó de terminal 114. Além disso, em uma realização, o módulo de conversão de potência 100 pode incluir ainda uma primeira perna de conversor 120 e uma segunda perna de conversor 130. [018] A primeira perna de conversor 120 pode incluir um primeiro nó 122, um segundo nó 124 e um terceiro nó 126. O primeiro nó 122 pode ser operacionalmente acoplado ao primeiro nó de terminal 112 do terminal elétrico 110. O terceiro nó 126 pode ser acoplado operacionalmente ao segundo nó de terminal 114 do terminal elétrico 110. Além disso, a primeira perna de conversor 120 pode incluir ainda uma primeira unidade de comutação 140 e uma segunda unidade de comutação 150 acopladas em série entre si. A primeira unidade de comutação 140 pode ser disposta entre o primeiro nó 122 e o segundo nó 124 da primeira perna de conversor 120. Além disso, a segunda unidade de comutação 150 pode ser disposta entre o segundo nó 124 e o terceiro nó 126 da primeira perna de conversor 120. Além disso, a segunda perna de conversor 130 pode incluir um quarto nó 132, um quinto nó 134 e um sexto nó 136. A segunda perna de conversor 130 pode incluir ainda uma terceira unidade de comutação 160 e um diodo 170. Além disso, a terceira unidade de comutação 160 pode ser disposta entre o quarto nó 132 e o quinto nó 134 da segunda perna de conversor 130. O diodo 170 pode ser disposto entre o quinto nó 134 e o sexto nó 136 da segunda perna de conversor 130. [019] Além do mais, a primeira unidade de comutação 140 pode incluir uma primeira chave 142 e um primeiro diodo de comutação 144. Similarmente, a segunda unidade de comutação 150 pode incluir uma segunda chave 152 e um segundo diodo de comutação 154. Além disso, a terceira unidade de comutação 160 pode incluir uma terceira chave 162 e um terceiro diodo de comutação 164. Em uma realização, a primeira chave 142 pode ser operacionalmente acoplada em uma configuração antiparalela junto ao primeiro diodo de comutação 144, ao passo que a segunda chave pode ser operacionalmente acoplada em uma configuração antiparalela junto ao segundo diodo de comutação 154. A terceira chave 162 pode ser acoplada operacionalmente em uma configuração antiparalela com respeito ao terceiro diodo de comutação 164. [020] Em uma realização, a primeira chave 142, a segunda chave 152 e a terceira chave 162 podem incluir chaves para transistor bipolar de ponte isolada (IGBT), chaves mecânicas ou uma combinação dos mesmos. Deve ser observado que a segunda unidade de comutação 150 e a terceira unidade de comutação 160 podem ser dispostas em uma orientação reversa com respeito a uma orientação da primeira unidade de comutação 140. Em particular, a segunda chave 152 e a terceira chave 162 podem ser dispostas em uma orientação reversa com respeito a uma orientação da primeira chave 142. Deve ser observado que cada uma das chaves, a primeira 142, a segunda 152 e a terceira 162 incluem um ânodo ou um coletor e um cátodo ou um emissor. O coletor da primeira chave 142 pode ser acoplado ao primeiro nó de terminal 112 do terminal elétrico 110. O emissor da primeira chave 142 pode ser acoplado ao emissor da segunda chave 152. Além disso, o coletor da segunda chave 152 pode ser acoplado ao segundo nó de terminal 114 do terminal elétrico 110. Ainda, o emissor e o coletor da terceira chave 162 podem ser acoplados, respectivamente, ao quarto nó 132 e ao diodo 170. Similarmente, o segundo diodo de comutação 154 e o terceiro diodo de comutação 164 podem ser acoplados operacionalmente em uma orientação reversa com respeito a uma orientação do primeiro diodo de comutação 144. [021] Adicionalmente, o módulo de conversão de potência 100 pode incluir ainda um primeiro dispositivo de estocagem de energia 180 e um segundo dispositivo de estocagem de energia 190. O primeiro dispositivo de estocagem de energia 180 pode ser operacionalmente acoplado entre o primeiro nó 122 e o quarto nó 132. Além disso, o segundo dispositivo de estocagem de energia 190 pode ser operacionalmente acoplado entre o segundo nó 124 e o quinto nó 134. Em uma realização, o primeiro dispositivo de estocagem de energia 180 e o segundo dispositivo de estocagem de energia 190 podem ser acoplados operacionalmente em polaridades opostas um com respeito ao outro. O primeiro dispositivo de estocagem de energia 180 e o segundo dispositivo de estocagem de energia 190 podem proporcionar uma voltagem positiva ou uma voltagem zero junto ao terminal elétrico 110 do módulo de conversão de potência 100. Em uma realização, o primeiro dispositivo de estocagem de energia 180 e o segundo dispositivo de estocagem de energia 190 podem incluir um capacitor. Além disso, em uma realização, o módulo de conversão de potência 100 pode ser configurado como um módulo de conversão de potência de fonte 55 da Figura 1. Em outra realização, o módulo de conversão de potência 100 pode ser configurado como o módulo de conversão de potência de fonte 55 da Figura 1. Em outra realização, o módulo de conversão de potência 100 pode ser configurado na forma do módulo de potência de conversão de carga 65 da Figura 1. [022] Em situações em que ocorra uma falha na conexão de CC, o módulo de conversão de potência 100 pode ser configurado para gerar uma voltagem negativa junto ao terminal elétrico 110 para minimização de uma corrente em falha de CC e para a limitação da falha. Em uma realização, a falha pode incluir uma falha de CC na conexão de CC 40 (consulte a Figura 1). O controlador de lado de fonte 70 (consulte a Figura 1) ou o controlador de lado de carga 80 (consulte a Figura 1) podem ser configurados para identificação da condição de falha na conexão de CC e na transição da primeira, segunda e terceira chaves 142, 152, 162 no módulo de conversão de potência 100 para uma condição de não condução. Em tal situação, a corrente em falha de CC é forçada a fluir a partir do segundo nó de terminal 114 junto ao primeiro nó de terminal 112 através do diodo 170 e do segundo dispositivo de estocagem de energia 190. Portanto, a voltagem no terminal elétrico 110 é negativa e apresenta um valor consistindo da metade da voltagem positiva uma vez que a corrente em falha de CC passa somente através do segundo dispositivo de estocagem de energia 190. Tal voltagem negativa pode ser utilizada para minimizar a corrente em falha de CC e assim limitando a condição de falha. A operação do módulo de conversão de potência 100 será descrita em maiores detalhes com respeito as Figuras de 3 a 5. [023] A Figura 3 é uma representação esquemática 300 do módulo de conversão de potência 100 da Figura 2 configurada para proporcionar uma voltagem positiva junto ao terminal elétrico 110, de acordo com os aspectos do presente relatório descritivo. Um controlador 200 pode ser operacionalmente acoplado ao módulo de conversão de potência 100 e configurado para controlar a primeira unidade de comutação 140, a segunda unidade de comutação 150, a terceira unidade de comutação 160 ou uma combinação das mesmas para proporcionar a voltagem positiva junto ao terminal elétrico 110. Em uma realização, o controlador 200 pode ser semelhante ao controlador de lado de fonte 70 da Figura 1 ou ao controlador de lado de carga 80 da Figura 1 com base em uma configuração do módulo de conversão de potência 100. O controlador 200 pode ser configurado para transição da segunda unidade de comutação 150 e da terceira unidade de comutação 160 junto a uma condição de condução a partir da condição de não condução. Além disso, a primeira chave 142 pode ser controlada pelo controlador 200 para a preservação da condição de não condução. A corrente representa pelo trajeto de corrente de voltagem negativa 310 pode fluir a partir do segundo nó de terminal 114 através da segunda chave 152, do segundo dispositivo de estocagem de energia 190, da terceira chave 162 e do primeiro dispositivo de estocagem de energia 180 até o primeiro nó de terminal 112.

Similarmente, a corrente pode fluir em uma direção reversa a partir do primeiro nó de terminal 112 através do primeiro dispositivo de estocagem de energia 180, o terceiro diodo de comutação 164, o segundo dispositivo de estocagem de energia 190 e o segundo diodo de comutação 154 até o segundo nó de terminal 114. Em tal realização, surge uma voltagem positiva junto ao terminal elétrico 110 entre o primeiro nó de terminal 112 e o segundo nó de terminal 114. [024] A Figura 4 é uma representação esquemática 400 do módulo de conversão de potência 100 configurado para proporcionar uma voltagem junto ao terminal elétrico 110, de acordo com os aspectos do presente relatório descritivo. Durante a operação normal, cada ciclo de CA inclui durações durante as quais pode ser desejável se proporcionar uma voltagem zero junto ao terminal elétrico 110. Consequentemente, o controlador 200 pode ser configurado para controlar a primeira, segunda e terceira unidades de comutação 140, 150, 160 ou combinações das mesmas para derivação do primeiro dispositivo de estocagem de energia 180 e do segundo dispositivo de estocagem de energia 190. Por exemplo, o controlador 200 pode ser configurado para controlar a primeira unidade de comutação 140 e a segunda unidade de comutação 150 para proporcionar um segundo trajeto de corrente de voltagem negativa 410 que deriva o primeiro dispositivo de estocagem de energia 180 e o segundo dispositivo de estocagem de energia 190. Nesta configuração, não ocorre passagem de corrente através do primeiro dispositivo de estocagem de energia 180 e do segundo dispositivo de estocagem de energia 190. Portanto, em função da ausência de uma corrente fluindo através do primeiro dispositivo de estocagem de energia 180 e do segundo dispositivo de estocagem de energia 190, não vem a ser gerada nenhuma voltagem no módulo de conversão de potência 100, vindo a surgir uma voltagem zerada junto ao terminal elétrico 110. [025] Com referência agora à Figura 5, íem-se a descrição de uma representação esquemática 500 do módulo de conversão de potência 100 configurada para gerar uma voltagem negativa, de acordo com os aspectos do presente relatório descritivo. Em certas situações, uma condição de falha pode ocorrer durante o funcionamento do sistema de conversão de potência de lado de fonte 20 da Figura 1. Em um exemplo, a condição de falha pode incluir uma condição de curto-circuito de CC. Tal condição de falha induz uma corrente de falha junto aos módulos de conversão de potência de fonte 55 (consulte a Figura 1). Pode ser desejável limitar a condição de falha no sistema de conversão de potência de fonte. A condição de falha no sistema de conversão de lado de fonte pode ser limitada pela minimização de uma corrente em falha de CC junto ao sistema de conversão de potência de lado de fonte. Para esta finalidade, pode vir a ser gerada uma voltagem negativa junto aos terminais elétricos dos módulos de conversor de potência de fonte, os quais por sua vez auxiliam na minimização da corrente em falha de CC. [026] O módulo de conversão de potência 100 vem a ser operacionalmente acoplado ao controlador 200 o qual pode ser configurado para controlar as operações de comutação do módulo de conversão de potência 100 para gerar a voltagem negativa. O controlador 200 pode ser configurado para controlar a primeira unidade de comutação 140, a segunda unidade de comutação 150 e a terceira unidade de comutação 160 do módulo de conversão de potência 100 limitando a condição de falha. O controlador 200 pode ser configurado tanto para manter a primeira chave 142, a segunda chave 152 e a terceira chave 162 dentro de uma condição de não condução quanto para transicionar a primeira chave 142, a segunda chave 153 e a terceira chave 162 para a condição de não condução. Consequentemente, devido à propriedade inerente de fluxo da corrente através de um trajeto com pelo menos uma resistência, a corrente em falha de CC flui a partir do segundo nó de terminal 114 através do diodo 170, o segundo dispositivo de estocagem de energia 190 e o primeiro diodo de comutação 144 até o primeiro nó de terminal 112. Devido ao trajeto de corrente de voltagem negativa mencionado anteriormente, a voltagem junto ao terminal elétrico 110 vem a ser negativa em magnitude para a voltagem ao longo do segundo dispositivo de estocagem de energia 190. Tal voltagem negativa provida pelo módulo de conversão de potência minimiza a corrente em falha de CC através de oposição à voltagem da corrente alternada (CA) junto ao sistema de conversão de potência de lado de fonte (consulte a Figura 1) ou ao sistema de conversão de potência de lado de carga (consulte a Figura 1), limitando, portanto, a condição de falha. [027] Voltando a atenção agora para a Figura 6, tem-se a descrição de uma representação esquemática 600 de uma realização alternativa de um módulo de conversão de potência 700, de acordo com os aspectos do presente relatório. O módulo de conversão de potência 700 pode incluir um terminal elétrico 710. O terminal elétrico 710 pode incluir um primeiro nó de terminal 712 e um segundo nó de terminal 714. O módulo de conversão de potência 700 pode incluir ainda uma primeira perna de conversor 720 e uma segunda perna de conversor 730. A primeira perna de conversor 720 e a segunda perna de conversor 730 podem ser acopladas em paralelo entre o primeiro nó de terminal 712 e o segundo nó de terminal 714 do terminal elétrico 710. A primeira perna de conversor 720 pode incluir um primeiro nó 722, um segundo nó 724 e um terceiro nó 726. A primeira perna de conversor 720 pode incluir ainda uma primeira unidade de comutação 740 e uma segunda unidade de comutação 750 acopladas em série entre si. A primeira unidade de comutação 740 pode ser posicionada entre o segundo nó 724 e o terceiro nó 726 na primeira perna de conversor 720. Além disso, a segunda unidade de comutação 750 pode ser disposta entre o primeiro nó 722 e o segundo nó 724 na primeira perna de conversor 720. Mais ainda, a segunda perna de conversor 730 pode incluir um quarto nó 732, um quinto nó 734 e um sexto nó 736. A segunda perna de conversor 730 pode incluir ainda uma terceira unidade de comutação 760 e um diodo 770. A terceira unidade de comutação 760 pode ser disposta entre o quinto nó 734 e o sexto nó 736. O diodo 770 pode ser disposto entre o quarto nó 732 e o quinto nó 734. [028] Além disso, a primeira unidade de comutação 740 pode incluir uma primeira chave 742 e primeiro diodo de comutação 744. Similarmente, a segunda unidade de comutação 750 pode incluir uma segunda chave 752 e um segundo diodo de comutação 754. Além disso, a terceira unidade de comutação 760 pode incluir uma terceira chave 762 e um terceiro diodo de comutação 764. Em uma realização, a primeira chave 742 pode ser acoplada operacionalmente em uma configuração antiparalela junto ao primeiro diodo de comutação 744, ao passo que a segunda chave 752 pode ser operacionalmente acoplada em uma configuração antiparalela junto ao segundo diodo de comutação 754. A terceira chave 762 pode ser acoplada em uma configuração antiparalela junto ao terceiro diodo de comutação 764. Em certas realizações, a primeira chave 742, a segunda chave 752 e a terceira chave 762 podem incluir chaves para transistor bipolar de ponte isolada (IGBT), chaves mecânicas ou uma combinação das mesmas. Deve ser observado que a segunda unidade de comutação 750 e a terceira unidade de comutação 760 podem ser dispostas em uma orientação reversa com respeito a uma orientação da primeira unidade de comutação 740. Em particular, a segunda chave 752 e a terceira chave 762 podem ser dispostas em uma orientação reversa com respeito a uma orientação da primeira chave 742. [029] Em uma realização, cada uma das chaves, a primeira 742, a segunda 752 e a terceira 762 incluem um ânodo ou um coletor e um cátodo ou um emissor. O coletor da primeira chave 742 pode ser acoplado ao coletor da segunda chave 752. O coletor da primeira chave 742 pode ser acoplado ao segundo nó de terminal 714. Além disso, o emissor da segunda chave 752 pode ser acoplado ao primeiro nó de terminal 712 do terminal elétrico 710. Ainda, tem-se que o coletor e o emissor da terceira chave 762 podem ser acoplados, respectivamente, ao sexto nó 736 e ao diodo 770. Similarmente, o segundo nó de comutação 754 e o terceiro nó de comutação 764 podem ser dispostos em uma orientação reversa com respeito a uma orientação do primeiro diodo de comutação 744. [030] Adicionalmente, o módulo de conversão de potência 700 pode incluir ainda um primeiro dispositivo de estocagem de energia 780 e um segundo dispositivo de estocagem de energia 790. O primeiro dispositivo de estocagem de energia 780 pode ser operacionalmente acoplado entre o terceiro nó 726 e o sexto nó 736. Além disso, o segundo dispositivo de estocagem de energia 790 pode ser operacionalmente acoplado entre o segundo nó 724 e o quinto nó 734. Em uma realização, o primeiro dispositivo de estocagem de energia 780 e o segundo dispositivo de estocagem de energia 790 podem ser operacionalmente acoplados entre si com polaridades opostas. Além disso, um controlador 795 pode ser acoplado junto ao módulo de conversão de potência 700 e pode ser configurado para controlar as operações de comutação da primeira unidade de comutação 740, da segunda unidade de comutação 750 e da terceira unidade de comutação 760 no módulo de conversão de potência 700. [031] Na realização referente à Figura 6, no caso de uma falha de CC, a primeira chave 742, a segunda chave 752 e a terceira chave 762 são colocadas em transição junto a uma condição de não condução com a corrente em falha de CC fluindo do segundo nó de terminal 714 através do primeiro diodo de comutação 744, do segundo dispositivo de estocagem de energia 790 e do diodo 770 até o primeiro nó de terminal 712. Devido ao fluxo mencionado acima quanto a corrente em falha de CC, surge uma voltagem negativa através do terminal elétrico 710. Tal voltagem negativa provida pelo módulo de conversão de potência 700 minimiza a corrente em falha de CC por meio de oposição à voltagem de corrente alternada (CA) junto ao sistema de conversão de potência de lado de fonte 20 (consulte a Figura 1) ou do sistema de conversão de potência de lado de carga 30 (consulte a Figura 1) limitando, portanto, a condição de falha. [032] De acordo com aspectos adicionais do presente relatório descritivo, unidades de comutação e dispositivos de estocagem de energia adicionais podem ser incluídos no módulo de conversão de potência 100 da Figura 1 para aumentar a capacidade de conversão de potência do módulo de conversão de potência 100. Uma outra realização de um módulo de conversão de potência 800 que inclui unidades de comutação e dispositivos de estocagem de energia adicionais vem a ser apresentada na Figura 7. [033] A Figura 7 é uma representação esquemática 800 de outra realização de um módulo de conversão de potência 900, de acordo com os aspectos do presente relatório. O módulo de conversão de potência 900 pode incluir um terminal elétrico 910. O terminal elétrico 910 pode incluir um primeiro nó de terminal 912 e um segundo nó de terminal 914. O módulo de conversão de potência 900 pode incluir ainda uma primeira perna de conversor 920 e uma segunda perna de conversor 930. A primeira perna de conversor 920 e a segunda perna de conversor 930 podem ser acopladas em paralelo entre o primeiro nó de terminal 912 e o segundo nó de terminal 914 do terminal elétrico 910. A primeira perna de conversor 920 pode incluir um primeiro nó 922, um segundo nó 924, um terceiro nó 926 e um quarto nó 928. A primeira perna de conversor 920 pode incluir ainda uma primeira unidade de comutação 940 e uma segunda unidade de comutação 950 acopladas em série entre si. A primeira unidade de comutação 940 pode ser operacionalmente acoplada entre o primeiro nó 922 e o segundo nó 924 na primeira perna de conversor 920.

Além disso, a segunda unidade de comutação 950 pode ser operacionalmente acoplada entre o segundo nó 924 e o terceiro nó 926 na primeira perna de conversor 920. Além disso, a segunda perna de conversor 930 pode incluir um quinto nó 932, um sexto nó 934, um sétimo nó 936 e um oitavo nó 938. A segunda perna de conversor 930 pode incluir um quinto nó 932, um sexto nó 934, um sétimo nó 936 e um oitavo nó 938. A segunda perna de conversor 930 pode incluir uma terceira unidade de comutação 960 e um diodo 970. A terceira unidade de comutação 960 pode ser operacionalmente acoplada entre o quinto nó 932 e o sexto nó 934. O diodo 970 pode ser operacionalmente acoplado entre o sexto nó 934 e o sétimo nó 936. [034] Além disso, a primeira perna de conversor 920 pode incluir ainda uma quarta unidade de comutação 980. Similarmente, a segunda perna de conversor 930 pode incluir ainda uma quinta unidade de comutação 990. A quarta unidade de comutação 980 pode ser operacionalmente acoplada entre o terceiro nó 926 e o quarto nó 928 na primeira perna de conversor 920. Além disso, a quinta unidade de comutação 990 pode ser operacionalmente acoplada entre o sétimo nó 936 e o oitavo nó 938. [035] Mais ainda, a primeira unidade de comutação 940 pode incluir uma primeira chave 942 e primeiro diodo de comutação 944. Similarmente, a segunda unidade de comutação 950 pode incluir uma segunda chave 952 e um segundo diodo de comutação 954. Além disso, a terceira unidade de comutação 960 pode incluir uma terceira chave 962 e um terceiro diodo de comutação 964. Além disso, a quarta unidade de comutação 980 pode incluir uma quarta chave 982 e um quarto diodo de comutação 984. Ainda tem-se que a quinta unidade de comutação 990 pode incluir uma quinta chave 992 e um quinto diodo de comutação 994. Em uma realização, a primeira chave 942 pode ser operacionalmente acoplada em uma configuração antiparalela junto ao primeiro diodo de comutação 944, ao passo que a segunda chave 952 pode ser operacionalmente acoplada em uma configuração antiparalela junto ao segundo diodo de comutação 954. Similarmente, a terceira chave 962 pode ser operacionalmente acoplada em uma configuração antiparalela junto ao terceiro diodo de comutação 964 e a quarta chave 982 pode ser operacionalmente acoplada em uma configuração antiparalela junto ao quarto diodo de comutação 984. Mais ainda, a quinta chave 992 pode ser acoplada operacionalmente em uma configuração antiparalela junto ao quinto diodo de comutação 994. Em uma realização, a primeira chave 942, a segunda chave 952, a terceira chave 962, a quarta chave 982 e a quinta chave 992 podem incluir chaves para transistor bipolar de ponte isolada (IGBT), chaves mecânicas ou uma combinação das mesmas. [036] Deve ser observado que a primeira unidade de comutação 940 e a quarta unidade de comutação 980 podem apresentar orientações similares. A segunda unidade de comutação 950, a terceira unidade de comutação 960 e a quinta unidade de comutação 990 podem ser dispostas em uma orientação reversa com respeito à orientação da primeira unidade de comutação 940 e a quarta unidade de comutação 980. Em particular, a segunda chave 952, a terceira chave 962 e a quinta chave 992 podem ser dispostas em uma orientação com respeito a uma orientação da primeira chave 942 e a quarta chave 982. Além disso, cada uma das chaves, a primeira chave 942, a segunda chave 952, a terceira chave 962, a quarta chave 982 e a quinta chave 992 podem incluir um ânodo ou um coletor e um cátodo ou um emissor. O coletor da primeira chave 942 pode ser acoplado ao primeiro nó de terminal 912 do terminal elétrico 910. O emissor da primeira chave 942 pode ser acoplado ao emissor da segunda chave 952. Além disso, o coletor da segunda chave 952 pode ser acoplado ao coletor da quarta chave 982. O emissor da quarta chave 982 pode ser acoplado ao segundo nó de terminal 914. Além disso, o emissor e o coletor da terceira chave 962 podem ser acoplados, respectivamente, ao primeiro nó de terminal 912 e ao diodo 970. Ainda mais, o emissor e o coletor da quinta chave 992 podem ser acoplados, respectivamente, ao diodo 970 e ao segundo nó de terminal 914. Além disso, o segundo diodo de comutação 954, o terceiro diodo de comutação 964 e o quinto diodo de comutação 994 podem ser dispostos em uma orientação reversa com respeito a uma orientação do primeiro diodo de comutação 994 e ao quarto diodo de comutação 984. [037] Adicionalmente, o módulo de conversão de potência 900 pode incluir ainda um primeiro dispositivo de estocagem de energia 1000, um segundo dispositivo de estocagem de energia 1010, um terceiro dispositivo de estocagem de energia 1020 e um quarto dispositivo de estocagem de energia 1030. O primeiro dispositivo de estocagem de energia 1000 pode ser operacionalmente acoplado entre o primeiro nó 922 e o quinto nó 932. Além disso, o segundo dispositivo de estocagem de energia 1010 pode ser operacionalmente acoplado entre o segundo nó 924 e o sexto nó 934. Similarmente, o terceiro dispositivo de estocagem de energia 1020 pode ser operacionalmente acoplado entre o terceiro nó 926 e o sétimo nó 936. O quarto dispositivo de estocagem de energia 1030 pode ser operacionalmente acoplado entre o quarto nó 928 e o oitavo nó 938. Em uma realização, o primeiro dispositivo de estocagem de energia 1000 e o terceiro dispositivo de estocagem de energia 1020 podem ser posicionados em uma primeira orientação, ao passo que o segundo dispositivo de estocagem de energia 1010 e o quarto dispositivo de estocagem de energia 1030 podem ser operacionalmente acoplados em uma segunda orientação, em que a segunda orientação vem a ser oposta a primeira orientação. [038] Durante uma falha em uma conexão de CC tal como a conexão de CC 40 (consulte a Figura 1) do sistema de conversão de potência (consulte a Figura 1), as chaves 942, 952, 962, 982, 992 no módulo de conversão de potência 900 podem ser postas em transição para uma condição de não condução. Devido à transição mencionada acima, a corrente em falha de CC flui a partir do segundo nó de terminal 914 para o primeiro nó de terminal 912 através do quarto diodo de comutação 984, o terceiro dispositivo de estocagem de energia 1020, o diodo 970, o segundo dispositivo de estocagem de energia 1010 e o primeiro diodo de comutação 944. Tal fluxo de corrente em falha de CC aplica uma voltagem negativa ao longo do terminal elétrico 910, em que a voltagem negativa compreende o somatório das voltagens através do terceiro dispositivo de estocagem de energia 1020 e do segundo dispositivo de estocagem de energia 1010. A voltagem negativa provida pelo módulo de conversão de potência 900 minimiza a corrente em falha de CC por meio de oposição à voltagem de corrente alternada (CA) junto ao sistema de conversão de potência de lado de fonte 20 (consulte a Figura 1) ou ao sistema de conversão de potência de lado de carga 30 (consulte a Figura 1), limitando, portanto, a condição de falha de CC. [039] A Figura 8 é um fluxograma representativo de um método para a conversão de potência 1300, de acordo com os aspectos do presente relatório. O método 1300 pode incluir o acoplamento de uma primeira unidade de comutação e de uma segunda unidade de comutação em série para dar formação a uma primeira perna de conversor, em que a segunda unidade de comutação pode ser disposta em uma orientação reversa com respeito a uma orientação da primeira unidade de comutação, conforme indicado pela etapa 1310. Além disso, a terceira unidade de comutação pode ser acoplada a um diodo em série para dar formação a uma segunda perna de conversor, em que a terceira unidade de comutação vem a ser disposta em série para dar formação a uma segunda perna de conversor, em que a terceira unidade de comutação vem a ser disposta em uma orientação reversa com respeito à orientação da primeira unidade de comutação, conforme indicado pela etapa 1320. Em uma realização, o método 1300 pode incluir ainda o acoplamento em série de uma quarta unidade de comutação junto à segunda unidade de comutação e o acoplamento em série de uma quinta unidade de comutação junto à terceira unidade de comutação, em que a quinta unidade de comutação vem a ser disposta em uma orientação reversa com respeito a uma orientação da quarta unidade de comutação. [040] Além do mais, na etapa 1330, um primeiro dispositivo de estocagem de energia e um segundo dispositivo de estocagem de energia podem ser acoplados operacionalmente entre a primeira perna de conversor e a segunda perna de conversor para darem formação a um módulo de conversão de potência. Em uma realização, o método 1300 pode incluir ainda o acoplar operacionalmente de um terceiro dispositivo de estocagem de energia e de um quarto dispositivo de estocagem de energia contendo polaridades opostas entre a primeira perna de conversor e a segunda perna de conversor. Além disso, conforme indicado pela etapa 1340, uma pluralidade de módulos de conversor de potência pode vir a ser operacionalmente acoplada para dar formação a um sistema de conversão de potência configurado para converter uma potência de entrada em uma potência de saída. [041] Durante uma condição de falha no sistema de conversão de potência, uma corrente em falha de CC pode ser induzida em um ou mais módulos de conversor de potência. De acordo com os aspectos de exemplo do presente relatório, uma vez que seja identificada uma condição de falha, um controlador pode ser configurado no controle de um fluxo da corrente em falha de CC. Como forma de exemplo, o controlador pode ser configurado para energizar ou desenergizar uma ou mais unidades de comutação para forçar a corrente em falha de CC para acompanhar um trajeto de corrente de voltagem negativa. Consequentemente, na etapa 1350, a condição de falha pode ser limitada pela geração de uma voltagem negativa junto aos terminais elétricos correspondentes da pluralidade de módulos de conversor de potência. Em uma realização, a voltagem negativa pode ser usada para minimizar a corrente em falha de CC, que por sua vez auxilia na limitação da condição de falha. [042] Deve ser entendido que um especialista da área irá identificar a capacidade de intercâmbio dos diversos aspectos a partir de diferenciadas realizações e que os diversos aspectos descritos, assim como outras realizações equivalentes conhecidas para cada aspecto, podem vir a serem misturados e combinados pelos especialistas da área na construção de sistemas e técnicas adicionais a partir dos princípios deste relatório. Portanto, deve ser entendido que o quadro de reivindicações anexas é destinado a abranger todos tipos de tais modificações e mudanças que se enquadrem dentro do verdadeiro espírito da invenção. [043] As realizações de exemplo do módulo de conversão de potência descritas anteriormente auxiliam na redução de uma corrente em falha de CC e limitam a condição de falha presente em um sistema de conversão de potência. Os módulos de conversão de potência de exemplos fazem uso também de uma menor quantidade de componentes eletrônicos, o que por sua vez reduz o custo dos módulos de conversor de potência. O emprego de uma menor quantidade de componentes eletrônicos reduz também a complexidade dos módulos de conversor de potência e viabiliza uma maior facilitação quanto ao empacotamento dos módulos de conversor de potência Embora somente certos aspectos da invenção tenham sido ilustrados e descritos neste relatório, muitas modificações e alterações irão ocorrer aos especialistas da área. Portanto, deve ser entendido que o quadro de reivindicações anexas busca abranger todos os tipos de tais modificações e alterações que se enquadrem dentro do verdadeiro espírito da invenção.

Claims (20)

1. MÓDULO DE CONVERSÃO DE POTÊNCIA, caracterizado pelo fato de que compreende: uma primeira perna de conversor que compreende: uma primeira unidade de comutação e uma segunda unidade de comutação acopladas em série, em que a segunda unidade de comutação vem a ser disposta em uma orientação reversa com respeito a uma orientação da primeira unidade de comutação; uma segunda perna de conversor que compreende: uma terceira unidade de comutação e um diodo acoplados em série, em que a terceira unidade de comutação é disposta em uma orientação reversa com respeito à orientação da primeira unidade de comutação; um primeiro dispositivo de estocagem de energia operacionalmente acoplado entre a primeira perna de conversor e a segunda perna de conversor; e um segundo dispositivo de estocagem de energia operacionalmente acoplado entre a primeira perna de conversor e a segunda perna de conversor.

2. MÓDULO DE CONVERSÃO DE POTÊNCIA, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que cada uma dentre a primeira, a segunda e a terceira unidade de comutação compreendem uma chave e um diodo de comutação acoplados operacionalmente entre si em uma configuração antiparalela.

3. MÓDULO DE CONVERSÃO DE POTÊNCIA, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que a chave compreende um transistor bipolar de ponte isolada (IGBT), uma chave mecânica ou uma combinação dos mesmos.

4. MÓDULO DE CONVERSÃO DE POTÊNCIA, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a primeira unidade de comutação é disposta entre um primeiro nó e um segundo nó da primeira perna de conversor e a segunda unidade de comutação é disposta entre o segundo nó e um terceiro nó da primeira perna de conversor.

5. MÓDULO DE CONVERSÃO DE POTÊNCIA, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a terceira unidade de comutação é disposta entre um quarto nó e um quinto nó da segunda perna de conversor e o diodo é disposto entre o quinto nó e um sexto nó da segunda perna de conversor.

6. MÓDULO DE CONVERSÃO DE POTÊNCIA, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o primeiro dispositivo de estocagem de energia é disposto entre um primeiro nó da primeira perna de conversor e um quarto nó da segunda perna de conversor em uma primeira orientação, em que o segundo dispositivo de estocagem de energia é disposto entre um segundo nó da primeira perna de conversor e um quinto nó da segunda perna de conversor em uma segunda orientação e em que a segunda orientação vem a ser oposta à primeira orientação.

7. MÓDULO DE CONVERSÃO DE POTÊNCIA, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a segunda unidade de comutação é operada com a terceira unidade de comutação para proporcionar uma voltagem positiva através dos terminais elétricos do módulo de conversão de potência.

8. MÓDULO DE CONVERSÃO DE POTÊNCIA, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a segunda unidade de comutação é operada com a primeira unidade de comutação para proporcionar uma voltagem zero através dos terminais elétricos do módulo de conversão de potência.

9. MÓDULO DE CONVERSÃO DE POTÊNCIA, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o diodo e a primeira unidade de comutação são configurados para gerarem uma voltagem negativa através dos terminais elétricos do módulo de conversão de potência para a redução de uma corrente em falha de CC.

10. MÓDULO DE CONVERSÃO DE POTÊNCIA, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a primeira perna de conversor compreende ainda uma quarta unidade de comutação, em que a segunda perna de conversor compreende ainda uma quinta unidade de comutação e em que a quinta unidade de comutação é disposta em uma orientação reversa com respeito a uma orientação da quarta unidade de comutação.

11. MÓDULO DE CONVERSÃO DE POTÊNCIA, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que compreende ainda um terceiro dispositivo de estocagem de energia em uma primeira orientação e um quarto dispositivo de estocagem de energia em uma segunda orientação operacionalmente acoplados entre a primeira perna de conversor e a segunda perna de conversor, em que a segunda orientação se apresenta oposta à primeira orientação.

12. SISTEMA DE CONVERSÃO DE POTÊNCIA, caracterizado pelo fato de que compreende: uma pluralidade de unidades de fase configuradas para conversão de potência correspondendo a uma respectiva fase de uma potência de entrada, em que cada unidade de fase é uma pluralidade de módulos de conversor de potência acoplados em série entre si e em que cada módulo de conversão de potência compreende: uma primeira perna de conversor que compreende: uma primeira unidade de comutação e uma segunda unidade de comutação acopladas em série, em que a segunda unidade de comutação vem a ser disposta em uma orientação reversa com respeito a uma orientação da primeira unidade de comutação; uma segunda perna de conversor que compreende: uma terceira unidade de comutação e um diodo acoplados em série, em que a terceira unidade de comutação vem a ser disposta em uma orientação reversa com respeito a uma orientação da primeira unidade de comutação; um primeiro dispositivo de estocagem de energia operacionalmente acoplado entre a primeira perna de conversor e a segunda perna de conversor; e um segundo dispositivo de estocagem de energia operacionalmente acoplado entre a primeira perna de conversor e a segunda perna de conversor.

13. SISTEMA DE CONVERSÃO DE POTÊNCIA, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que o sistema de conversão de potência consiste em um sistema de conversão de energia empilhado de múltiplos níveis.

14. SISTEMA DE CONVERSÃO DE POTÊNCIA, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que cada unidade de fase na pluralidade de unidades de fase é operacionalmente acoplada junto a outras unidades de fase na pluralidade de unidades de fase.

15. SISTEMA DE CONVERSÃO DE POTÊNCIA, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que a primeira perna de conversor compreende ainda uma quarta unidade de comutação, em que a segunda perna de conversor compreende ainda uma quinta unidade de comutação e em que a quinta unidade de comutação vem a ser disposta em uma orientação reversa com respeito a uma orientação da quarta unidade de comutação.

16. SISTEMA DE CONVERSÃO DE POTÊNCIA, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que compreende ainda um terceiro dispositivo de estocagem de energia em uma primeira orientação e um quarto dispositivo de estocagem em uma segunda orientação operacionalmente acoplados entre a primeira perna de conversor e a segunda perna de conversor e em que a segunda orientação vem a ser oposta à primeira orientação.

17. SISTEMA DE CONVERSÃO DE POTÊNCIA, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que o sistema de conversão de potência compreende um sistema de transmissão de corrente contínua de alta voltagem (HVDC), uma transmissão de potência elétrica, um sistema de distribuição de potência, um sistema de controle de motor elétrico ou uma combinação dos mesmos.

18. SISTEMA DE CONVERSÃO DE POTÊNCIA, de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que o sistema de conversão de potência compreende um sistema de conversão de potência de corrente alternada (CA) para corrente contínua (CC) e um sistema de conversão de potência de corrente contínua (CC) para corrente alternada (CA).

19. MÉTODO PARA CONVERSÃO DE POTÊNCIA, caracterizado pelo fato de que compreende: acoplar operacionalmente uma primeira unidade de comutação e uma segunda unidade de comutação em série para a formação de uma primeira perna de conversor em que a segunda unidade de comutação vem a ser disposta em uma orientação reversa com respeito a uma orientação da primeira unidade de comutação; acoplar operacionalmente uma terceira unidade de comutação e um diodo em série para a formação de uma segunda perna de conversor, em que a terceira unidade de comutação vem a ser disposta em uma orientação reversa com respeito à orientação da primeira unidade comutação; acoplar operacionalmente um primeiro dispositivo de estocagem de energia e um segundo dispositivo de estocagem de energia entre a primeira perna de conversão de energia e a segunda perna de conversor para formar um módulo de conversão de potência; acoplar operacionalmente uma pluralidade de módulos de conversão de potência para a formação de um sistema de conversão de potência configurado para converter uma potência de entrada em uma potência de saída; e limitar uma condição de falha no sistema de conversão de potência mediante a identificação da condição de falha para a minimização de uma corrente de falha no conversor de potência.

20. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 19, caracterizado pelo fato de que a limitação da condição de falha no sistema de conversão de potência compreende: gerar uma voltagem negativa junto aos correspondentes terminais elétricos da pluralidade de módulos de conversão de potência; e direcionar uma corrente de falha de corrente contínua para fluir através de um trajeto de voltagem negativa para minimizar uma corrente de falha de corrente contínua no sistema de conversão de potência.