BR102015029150A2

BR102015029150A2 - sistema de conversão de potência e método para operar um sistema de conversão de potência

Info

Publication number: BR102015029150A2
Application number: BR102015029150A
Authority: BR
Inventors: Jie Shen; Qin Lei; Stefan Schroeder
Original assignee: Ge Energy Power Conversion Technology Ltd
Priority date: 2014-11-21
Filing date: 2015-11-19
Publication date: 2016-08-09
Also published as: EP3024132A2; EP3024132B1; CA2911829A1; EP3024132A3; US20160149507A1; CN105634254A; US9755545B2

Abstract

sistema de conversão de potência e método para operar um sistema de conversão de potência. trata-se de um sistema de conversão de potência que inclui pelo menos um conversor de potência de múltiplos níveis e um controlador acoplado ao pelo menos um conversor de potência de múltiplos níveis. o controlador inclui um primeiro módulo de injeção de cmv e um segundo módulo de injeção de cmv. o primeiro módulo de injeção de cmv gera um primeiro sinal de cmv para modificar pelo menos um comando de tensão para alcançar uma primeira função em associação à operação do sistema de conversão de potência. o segundo módulo de injeção de cmv gera um segundo sinal de cmv com base, pelo menos em parte, em um limite de cmv de três níveis para modificar o pelo menos um comando de tensão ou para modificar adicionalmente o pelo menos um comando de tensão modificado a fim de alcançar uma segunda função em associação à operação do sistema de conversão de potência.

Description

“SISTEMA DE CONVERSÃO DE POTÊNCIA E MÉTODO PARA OPERAR UM SISTEMA DE CONVERSÃO DE POTÊNCIA” Antecedentes [001] As realizações da presente revelação referem-se, em geral, a sistemas e a métodos de módulo de injeção de tensão de modo comum para alcançar múltiplas funções.

[002] Os conversores de potência, em particular conversores de potência de múltiplos níveis, são usados cada vez mais para realizar conversão de potência em uma ampla faixa de aplicações devido às vantagens de forma de onda de qualidade de alta potência e capacidade de alta tensão. Por exemplo, os conversores de potência de múltiplos níveis podem ser usados para realizar conversão de potência de CC em CA para suprir tensões de CA monofásicas ou multifásicas a motores elétricos em veículos e/ou bombas. Os conversores de múltiplos níveis também podem ser usados em sistemas de geração de potência, por exemplo, geradores de turbina eólica e geradores solares para realizar a conversão de potência de CC em CA a fim de suprir tensões de CA monofásicas ou multifásicas para transmissão e distribuição em rede elétrica.

[003] Tipicamente, os conversores de potência são projetados para regular ou para controlar vários parâmetros característicos associados à operação dos conversores de potência a fim de satisfazer determinadas exigências e/ou de garantir operações confiáveis. Por exemplo, uma corrente de ponto neutro entre pelo menos dois capacitores de CC em um enlace de CC é controlada para minimizar uma diferença de tensão entre os dois capacitores de CC a fim de evitar o esforço dos dispositivos de comutação e/ou a criação de sinais harmônicos indesejados. O equilíbrio de corrente de ponto neutro é alcançado por múltiplas estratégias de controle, em que uma inclui injetar uma tensão de modo comum no conversor de múltiplos níveis a fim de equilibrar a corrente de ponto neutro. No entanto, diferentes estratégias de controle são aplicadas para determinar a tensão de modo comum para conversores de diferentes níveis. Por exemplo, uma estratégia de controle para um conversor de três níveis é diferente de uma estratégia de controle para um conversor de sete níveis, o que resulta em custos e computações indesejáveis. Em uma abordagem, uma técnica de módulo de injeção de tensão de modo comum pode ser aplicada para controlar a corrente de ponto neutro em conversores de n níveis. Os limites ideais locais diferentes correspondentes a conversores de diferentes níveis podem ser usados durante a computação da tensão de modo comum para equilibrar a corrente de ponto neutro. Além disso, os métodos de cálculo de corrente de ponto neutro são diferentes também para conversores de diferentes níveis devido às diferentes funções de comutação e aos diferentes estados de comutação. Tal abordagem leva a computações complexas, uma vez que os métodos de computação para equilibrar a corrente de ponto neutro são diferentes para conversores de diferentes níveis, visto que cada conversor inclui diferentes funções de comutação e estados de comutação.

[004] Então, há a necessidade de um sistema aperfeiçoado para tratar dos problemas supramencionados.

Breve Descrição [005] Em conformidade com um aspecto da presente revelação, é fornecido um sistema de conversão de potência. O sistema de conversão de potência que inclui pelo menos um conversor de potência de múltiplos níveis e um controlador acoplado ao pelo menos um conversor de potência de múltiplos níveis. O controlador inclui um primeiro módulo de injeção de tensão de modo comum (CMV) e um segundo módulo de injeção de CMV. O primeiro módulo de injeção de CMV deve gerar um primeiro sinal de CMV para modificar pelo menos um comando de tensão para alcançar uma primeira função em associação à operação do sistema de conversão de potência. O segundo módulo de injeção de CMV deve gerar um segundo sinal de CMV com base, pelo menos em parte, em um limite de CMV de três níveis para modificar o pelo menos um comando de tensão ou para modificar adicionalmente o pelo menos um comando de tensão modificado a fim de alcançar uma segunda função em associação à operação do sistema de conversão de potência.

[006] Em conformidade com outro aspecto da presente revelação, é fornecido um método para operar um sistema de conversão de potência que tem um conversor de múltiplos níveis e um controlador acoplado ao mesmo. O método inclui: gerar um primeiro sinal de injeção de tensão de modo comum (CMV); com o uso do primeiro sinal de CMV para modificar pelo menos um comando de tensão a fim de alcançar uma primeira função em associação à operação do sistema de conversão de potência; gerar um segundo sinal de CMV com base, pelo menos em parte, em um limite de CMV de três níveis; e usar o segundo sinal de CMV para modificar o pelo menos um comando de tensão ou para modificar adicionalmente o pelo menos um comando de tensão modificado a fim de alcançar uma segunda função de controle em associação à operação do sistema de conversão de potência.

[007] Em conformidade com outro aspecto da presente revelação, é fornecido outro sistema de conversão de potência. O sistema de conversão de potência inclui um enlace de corrente contínua (CC), pelo menos um conversor de potência de múltiplos níveis e um controlador. O enlace de CC inclui pelo menos uma primeira parte de CC e uma segunda parte de CC que define um ponto neutro entre os mesmos. O pelo menos um conversor de potência de múltiplos níveis é acoplado ao enlace de CC. O controlador é acoplado ao pelo menos um conversor de potência de múltiplos níveis e inclui um módulo de injeção de tensão de modo comum (CMV) configurado para gerar um sinal de CMV para modificar pelo menos um comando de tensão para equilibrar tensões de CC na primeira parte de CC e na segunda parte de CC. O módulo de injeção de CMV fornece pelo menos um dentre um sinal máximo e mínimo de limite de CMV para limitar a magnitude do sinal de CMV com base, pelo menos em parte, em um limite de CMV de três níveis.

Figuras [008] Essas e outras funções, aspectos e vantagens da presente revelação serão mais bem entendidas quando as seguintes descrições detalhadas forem lidas com referência aos desenhos anexos, nos quais caracteres semelhantes representam partes semelhantes ao longo dos desenhos apresentados no presente documento: - A Figura 1 é um diagrama de blocos de um sistema de conversão de potência configurado para implantar um método/algoritmo de módulo de injeção de tensão de modo comum, em conformidade com uma realização exemplificativa da presente revelação; - A Figura 2 é um diagrama de circuito detalhado de um conversor que tem uma configuração de ponto neutro pilotado encaixado que pode ser usada no sistema de conversão de potência mostrado na Figura 1, em conformidade com uma realização exemplificativa da presente revelação; - A Figura 3 é um diagrama de circuito detalhado de um conversor que tem outra configuração de ponto neutro pilotado encaixado que pode ser usada no sistema de conversão de potência mostrado na Figura 1, em conformidade com outra realização exemplificativa da presente revelação; - A Figura 4 ilustra um diagrama de circuito detalhado de perna de fase de NPP encaixado de sete níveis que pode ser usado no conversor de potência trifásico, em conformidade com uma realização da presente revelação; - A Figura 5 é um diagrama de circuito detalhado de uma perna de fase de sete níveis de um conversor trifásico que tem outra configuração de ponto neutro pilotado encaixado que pode ser usada no sistema de conversão de potência mostrado na Figura 1, em conformidade com outra realização exemplificativa da presente revelação; - A Figura 6 é um diagrama de circuito detalhado de um conversor que tem outra configuração de ponto neutro pilotado encaixado que pode ser usada no sistema de conversão de potência mostrado na Figura 1, em conformidade com outra realização exemplificativa da presente revelação; - A Figura 7 é um diagrama de circuito detalhado de um conversor que tem outra configuração de ponto neutro pilotado encaixado que pode ser usada no sistema de conversão de potência mostrado na Figura 1, em conformidade com outra realização exemplificativa da presente revelação; - A Figura 8 é um diagrama de blocos de um módulo de injeção de tensão de modo comum, em conformidade com outra realização exemplificativa da presente revelação; - A Figura 9 é um diagrama de blocos que ilustra estruturas detalhadas de um segundo módulo de injeção de CMV mostrado na Figura 8, em conformidade com uma realização exemplificativa da presente revelação; - A Figura 10 é uma representação gráfica exemplificativa que retrata um limite de CMV de três níveis, conforme aplicado a um conversor de três níveis, em conformidade com outra realização exemplificativa da presente revelação; - A Figura 11 é uma representação gráfica exemplificativa que retrata um limite de CMV de cinco níveis, conforme aplicado a um conversor de três níveis, em conformidade com uma realização exemplificativa da presente revelação; - A Figura 12 é uma representação gráfica exemplificativa que retrata um limite de CMV de sete níveis, conforme aplicado a um conversor de três níveis, em conformidade com uma realização exemplificativa da presente revelação; e - A Figura 13 é um fluxograma que ilustra um método de injeção de tensão de modo comum unificado, em conformidade com uma realização exemplificativa da presente revelação.

Descrição Detalhada [009] As realizações reveladas no presente documento se referem, em geral, a um método de injeção de tensão de modo comum (CMV) unificado e a um sistema de conversão de potência que pode ser configurado para implantar o método de injeção de CMV unificado a fim de alcançar múltiplos propósitos e funções em associação à operação do sistema de conversão de potência. Mais especificamente, o método de injeção de CMV unificado pode ser implantado para injetar um primeiro sinal de CMV que é usado para modificar pelo menos um sinal de comando ou sinal de modulação, por exemplo, comandos de tensão trifásica a fim de alcançar uma primeira função em associação à operação do sistema de conversão de potência. Em uma realização, a primeira função pode ser aumentar a utilização de tensão de CC ou reduzir a distorção harmônica total (THD) que pode ser alcançada injetando-se o primeiro sinal de CMV gerado através de um cálculo mín-máx No cálculo mín-máx, o primeiro sinal de CMV é gerado de acordo com uma tensão máxima instantânea e com uma tensão mínima instantânea identificada a partir de uma pluralidade de sinais de tensão, tais como, sinais de tensão trifásica. Em outras realizações, o primeiro sinal de CMV pode ser gerado injetando-se um sinal puro harmônico de terceira ordem que tem uma frequência triplamente fundamental. Em algumas realizações, a fim de alcançar uma THD de saída mínima, o primeiro sinal de CMV pode ser injetado particularmente para garantir que o sinal de comando modificado ou o sinal de modulação modificado não atinja as bordas da faixa de portadora. Em algumas realizações, a fim de reduzir adicionalmente a perda de comutação na operação dos dispositivos de comutação do conversor de potência, o primeiro sinal de CMV pode ser gerado de maneira particular para fornecer uma modulação de topo plano (flat-top). A modulação de topo plano se refere a manter inalterados os sinais de porta de pelo menos uma fase no estado “0” ou no estado “1” durante um período suficientemente longo.

[010] Além disso, o método de injeção de CMV unificado pode ser implantado para injetar um segundo sinal de CMV. Esse segundo sinal de CMV é usado para modificar o pelo menos um comando ou sinal de modulação antes da modificação pelo primeiro sinal de CMV ou para modificar adicionalmente o sinal de CMV já modificado pelo primeiro sinal de CMV a fim de alcançar pelo menos uma segunda função em associação à operação do sistema de conversão de potência. Em algumas realizações, a segunda função pode ser uma regulagem de corrente de ponto neutro ou um equilíbrio de enlace de tensão de CC. Mais especificamente, em uma realização, o segundo sinal de CMV pode ser injetado para regular uma corrente de CC que flui a partir do ponto neutro, ou para o mesmo, no enlace de CC para tornar a diferença de tensão no enlace de CC substancialmente zero através de um ou mais ciclos de controle. Em outra realização, o segundo sinal de CMV pode ser injetado para regular uma corrente de CA que flui a partir do ponto neutro, ou para o mesmo, no enlace de CC para tornar a diferença de tensão no enlace de CC substancialmente zero através de um ou mais ciclos de controle. Em algumas realizações, o segundo sinal de CMV pode ser injetado de maneira particular para garantir que os sinais de porta gerados através de modulação PWM tenham uma largura de pulso mínima sem criar distorção de segunda tensão na saída do conversor de potência. Em algumas realizações, o segundo sinal de CMV é injetado de modo ter uma magnitude mínima a fim de evitar a criação de THD indesejada, porém cria o mesmo efeito de regulagem de corrente de ponto neutro ou de equilíbrio de tensão de CC.

[011] Em algumas realizações, durante a geração do segundo sinal de CMV, é considerado um limite ideal local de CMV de três níveis. A magnitude do segundo sinal de CMV é gerada, particularmente, de modo que um ou mais sinais de tensão de modulação modificados não excedam uma faixa de tensão definida por um limite de tensão de modulação máximo e um limite de tensão de modulação mínimo. Além disso, a magnitude do segundo sinal de CMV é gerada, em particular, para garantir que o sinal máximo de modulação/tensão ou um sinal mínimo de modulação/tensão, modificado pelo segundo sinal de CMV, não cruzem zero.

[012] A implantação do método de injeção de CMV unificado pode alcançar várias vantagens e/ou benefícios técnicos. Uma vantagem ou benefício técnico é que as tensões de CC do enlace de CC podem ser equilibradas em qualquer fator de potência. Outra vantagem ou benefício técnico é que a tensão de CM, visualizada a partir da carga, pode ser minimizada, visto que uma corrente de ponto neutro média é compensada em vez de uma corrente de ponto neutro instantânea, e a corrente de carregamento/descarregamento de capacitor não é considerada para a compensação de corrente de ponto neutro. Ainda outra vantagem ou benefício técnico em associação aos sinais de injeção de CMV, considerando-se o limite de CMV de três níveis, é evitar padrões de comutação adicionais e/ou transientes e reduzir a complexidade de controle. Outras vantagens ou benefícios técnicos ficarão evidentes para as pessoas versadas na técnica através da referência às descrições detalhadas e aos desenhos anexos fornecidos abaixo, em conformidade com uma ou mais realizações da presente revelação.

[013] Em uma tentativa de fornecer uma descrição concisa dessas realizações, nem todas as funções de uma implantação real são descritas nas uma ou mais realizações específicas. Deve-se observar que no desenvolvimento de qualquer tal implantação real, como em qualquer projeto de engenharia ou desenho, inúmeras decisões específicas de implantação devem ser alcançadas para alcançar os objetivos específicos dos desenvolvedores, tais como, conformidade com as restrições relacionadas ao sistema e relacionadas a negócios, que podem variar de uma implantação para outra. Ademais, deve ser observado que tal esforço de desenvolvimento pode ser complexo e demorado, mas, seria, contudo, uma tarefa rotineira de projeto, fabricação e manufatura para as pessoas de habilidade comum na técnica que têm o benefício da presente revelação.

[014] A menos que definido do contrário, os termos técnicos e científicos usados no presente documento têm o mesmo significado como é comumente entendido por uma pessoa versada na técnica à qual essa revelação pertence. Os termos “primeiro”, “segundo” e semelhantes, conforme usados no presente documento não denotam qualquer ordem, quantidade, ou importância, mas sim, são usados para distinguir um elemento do outro. Além disso, os termos “um” e “uma” não denotam uma limitação da quantidade, mas sim, denotam a presença de pelo menos um dos itens indicados. O termo "ou" tem a intenção de ser inclusivo e significa qualquer, diversos ou todos dentre os itens listados. O uso de “que inclui”, “que compreende” ou “que tem”, e variações dos mesmos, deve abranger os itens listados doravante no presente documento e equivalentes dos mesmos, como também itens adicionais. Os termos “conectado” e “acoplado” não estão restritos a conexões ou acoplamentos mecânicos e físicos e podem incluir conexões ou acoplamentos elétricos, sejam diretos ou indiretos. Adicionalmente, os termos “circuito”, “conjunto de circuitos” e “controlador” podem incluir um componente único ou uma pluralidade de componentes, que são ou ativos e/ou passivos e podem ser conectados ou, de outro modo, acoplados opcionalmente entre si para fornecer a função descrita.

[015] A Figura 1 ilustra um diagrama de blocos de um sistema de conversão de potência 100, em conformidade com uma realização exemplificativa da presente revelação. O sistema de conversão de potência 100 pode ser qualquer sistema com base em conversor apropriado que pode ser configurado para implantar o método de injeção de tensão de modo comum, conforme revelado no presente documento. Em algumas realizações, o sistema de conversão de potência 100 pode ser um sistema com base em conversor de múltiplos níveis adequado para aplicações de alta potência e alta tensão. O conversor de potência de múltiplos níveis pode ser um conversor de ponto neutro grampeado (NPC) de três/cinco/sete níveis ou de N níveis, um conversor de ponto neutro pilotado (NPP) de três/cinco/sete níveis ou de N níveis, um conversor de ponto neutro grampeado ativo (ANPC) de três/cinco/sete níveis ou de N níveis, um conversor de ponte-H em cascata (enlace de corrente) de três/cinco/sete níveis ou de N níveis, ou qualquer outro tipo de conversor de múltiplos níveis no qual um enlace de CC é composto de um trilho positivo, um trilho negativo e um ponto neutro.

[016] Conforme ilustrado na Figura 1, o sistema de conversão de potência 100 inclui um dispositivo de conversão de potência 120 e um dispositivo de controle 140 acoplado em comunicação com o dispositivo de conversão de potência 120. Em uma realização, o dispositivo de controle 140 é disposto de modo a estar em comunicação com o dispositivo de conversão de potência 120 e pode transmitir sinais de controle 106 ao dispositivo de conversão de potência 120 por meio de um ou mais enlaces ou fios elétricos, por exemplo. Em outra realização, o dispositivo de controle 140 pode estar em comunicação óptica com o dispositivo de conversão de potência 120 e pode transmitir os sinais de controle 106 ao dispositivo de conversão de potência 120 por meio de um enlace de comunicação óptica, tal como, uma ou mais fibras ópticas, por exemplo. Em outra realização, o dispositivo de controle 140 pode ser incorporado dentro o do dispositivo de conversão de potência 120. O dispositivo de controle 140 pode incluir quaisquer circuitos ou dispositivos programáveis, por exemplo, processador de sinal digital (DSP), uma matriz de porta programável em campo (FPGA), um controlador lógico programável (PLC) e um circuito integrado de aplicação específica (ASIC). O dispositivo de conversão de potência 120 pode ser operado de modo a realizar conversão de potência unidirecional ou bidirecional entre um primeiro dispositivo de potência 110 e um segundo dispositivo de potência 130 em resposta aos sinais de controle 106 transmitidos a partir do dispositivo de controle 140.

[017] Em uma realização, conforme mostrado na Figura 1, o dispositivo de conversão de potência 120 pode incluir um primeiro conversor 122, um enlace de CC 124 e um segundo conversor 126. Em uma realização, o primeiro conversor 122 pode ser um conversor de CA em CC (também conhecido como retificador) que é configurado para converter uma primeira potência elétrica 102 (por exemplo, primeira potência elétrica de CA) fornecida a partir do primeiro dispositivo de potência 110 (por exemplo, rede elétrica) em potência elétrica de CC 123 (por exemplo, tensão de CC). Em uma realização, o enlace de CC 124 pode incluir um ou mais capacitares acoplados em série series e/ou em paralelo. O enlace de CC 124 é configurado para remover ondulações da primeira tensão de CC 123 e para suprir uma segunda tensão de CC 125 ao segundo conversor 126. Em uma realização, o segundo conversor 126 pode ser um conversor de CC em CA (também conhecido como inversor) que é configurado para converter a segunda tensão de CC 125 em uma segunda tensão de CA 104 e suprir a segunda tensão de CA 104 ao segundo dispositivo de potência 130 (por exemplo, motor elétrico de CA) ou a uma rede de potência, por exemplo, uma rede elétrica de carga e/ou utilitária (não mostrada). Embora não seja ilustrado na Figura 1, em algumas realizações, o sistema de conversão de potência 100 pode incluir um ou mais outros dispositivos e componentes. Por exemplo, um ou mais filtros e/ou disjuntores podem ser colocados entre o primeiro dispositivo de potência 110 e o dispositivo de conversão de potência 120. Além disso, um ou mais filtros e/ou disjuntores podem ser colocados entre o dispositivo de conversão de potência 120 e o segundo dispositivo de potência 130.

[018] O sistema de conversão de potência 100 ilustrado na Figura 1 pode ser usado em várias aplicações, por exemplo, em uma transmissão de motor para acionar motores, tais como, motores de CA. O sistema de conversão de potência 100 também pode ser usado em sistemas de geração de energia eólica, sistemas de geração de energia solar/fotovoltaico, sistemas de geração de energia hidráulica, e quaisquer combinações dos mesmos. Em algumas outras realizações, o sistema de conversão de potência 100 também pode ser usado em áreas que são desejáveis para uso de sistema de potência não interruptivo/não interrompido (UPS) para manter uma fonte de alimentação contínua. Em uma realização, o primeiro conversor 122 pode ser um conversor de CA em CC que é configurado para converter uma primeira potência elétrica de CA fornecida a partir do primeiro dispositivo de potência 110 (por exemplo, rede elétrica) em potência elétrica de CC. O sistema de conversão de potência 100 também pode incluir um dispositivo de armazenamento de energia 127 que é configurado para receber e armazenar a potência elétrica de CC fornecida a partir do primeiro conversor 122. Em uma realização, o segundo conversor 126 pode ser um conversor de CC em CA que é configurado para converter a potência elétrica de CC fornecida a partir do primeiro conversor 122 ou da potência elétrica de CC obtida a partir do dispositivo de armazenamento de energia 127 em uma segunda potência elétrica de CA e para suprir a segunda potência elétrica de CA ao segundo dispositivo de potência 130 (por exemplo, uma carga).

[019] Conforme ilustrado na Figura 1, o dispositivo de controle 140 do sistema de conversão de potência 100 pode incluir um módulo de injeção de CMV unificado 28 que pode ser implantado como software, hardware ou uma combinação dos mesmos a fim de alcançar múltiplas funções em associação à operação do sistema de conversão de potência 100. Mais especificamente, o módulo de injeção de CMV unificado 28 pode ser implantado para injetar um primeiro sinal de CMV que é usado para modificar um ou mais sinais de comando ou sinais de modulação, por exemplo, comandos de tensão CA trifásica para alcançar pelo menos uma primeira função, por exemplo, aumentar utilização de tensão de CC, reduzir distorção harmônica total na saída do segundo conversor 126, assim como, reduzir perda de comutação em associação à operação dos dispositivos de comutação no segundo conversor 126. Além disso, o módulo de injeção de CMV unificado 28 pode ser implantado de modo a injetar um segundo sinal de CMV que é usado para modificar os um ou mais sinais de comando ou sinais de modulação ou para modificar adicionalmente os um ou mais sinais de comando ou sinais de modulação a fim de alcançar pelo menos uma segunda função, por exemplo, equilibrar as tensões de CC no enlace de CC 124, limitar a mínima largura de pulso de sinais de porta, assim como, reduzir esforço de tensão em capacitores flutuantes, etc. A descrição detalhada do módulo de injeção de CMV unificado 28 será fornecida abaixo com referência às Figuras 8 a 13.

[020] A Figura 2 ilustra uma topologia potencial que pode ser usada para implantar o módulo de injeção de CMV unificado 28 mostrado na Figura 1 para alcançar várias funções em associação à operação do sistema de conversão de potência 100. Mais especificamente, a Figura 2 ilustra um diagrama de circuito detalhado de uma perna de fase 200 de um conversor de potência trifásico que é disposto, em particular, de modo a ter uma topologia de ponto neutro pilotado (NPP) encaixado. Quanto a uma aplicação de conversor de potência trifásico, uma pessoa versada na técnica irá entender que as pernas trifásicas 200 podem ser acopladas entre si de modo a formar o conversor de potência trifásico. Adicionalmente, a implantação do módulo de injeção de CMV unificado é discutida em relação ao conversor de potência trifásico. Em uma configuração particular, a perna de fase 200 é disposta de modo a fornecer uma saída de cinco níveis. Em outras realizações, a perna de fase 200 pode ser disposta de maneira semelhante a fim de fornecer uma saída de 2n-1 níveis, em que n é igual ou maior que três. A perna de fase 200 pode ser implantada como uma dentre as fases para o segundo conversor ou inversor de potência 126 mostrado na Figura 1 para converter tensões de CC em tensões de CA. A perna de fase 200 também pode ser implantada como uma fase do primeiro conversor ou retificador 122 mostrado na Figura 1 para converter tensões de CA em tensões de CC.

[021] Conforme ilustrado na Figura 2, a perna de fase 200 inclui quatro unidades de comutação 210, 220, 230, 240 acopladas em série para formar um braço longitudinal 264. Na realização exemplificatíva, cada uma dentre as quatro unidades de comutação 210, 220, 230, 240 incluí dois dispositivos de comutação conectados da cabeça à cauda de modo que os dispositivos de comutação semicondutores de baixa tensão nominal possam ser usados para compartilhar, de maneira substancialmente igual, a tensão aplicada a partir de um trilho positivo 206 e de um trilho negativo 208. O trilho positivo 206 e o trilho negativo 208 são acoplados eletricamente a uma primeira porta 202 e a uma segunda porta 204, respectivamente, para receber tensão de entrada a partir de uma fonte de alimentação (não mostrado). Mais especificamente, um terminal emissor de um primeiro dispositivo de comutação 212 é conectado a um terminal coletor de um segundo dispositivo de comutação 214. Em outras realizações, cada uma dentre as unidades de comutação 210, 220, 230, 240 pode incluir qualquer número de dispositivos de comutação conectados em série, de acordo com exigências práticas.

[022] A perna de fase 200 também inclui duas unidades de comutação 250, 260 acopladas em série de modo a formar um braço transverso 266. Cada uma dentre as duas unidades de comutação 250, 260 inclui dois dispositivos de comutação conectados em série de cabeça a cabeça ou de dorso a dorso. Por exemplo, dois dispositivos de comutação 236, 238 têm seus terminais emissores conectados entre si, e outros dois dispositivos de comutação 232, 234 têm seus terminais coletores conectados entre si. Além disso, cada um dentre os dispositivos de comutação 232, 234, 236, 238 nas duas unidades de comutação 250, 260 podem ser substituídos por mais que dois dispositivos de comutação conectados em série para fornecer o uso de dispositivos de comutação de baixa tensão nominal no braço transverso 266.

[023] Referindo-se adicionalmente à Figura 2, a perna de fase 200 é acoplada adicionalmente a um enlace de CC 270 por meio do trilho positivo 206 e do trilho negativo 208. Na realização exemplificativa, o enlace de CC 270 inclui um primeiro capacitor 242 e um segundo capacitor 244 acoplados em série entre o trilho positivo 206 e o trilho negativo 208. Os primeiro e segundo capacitores 206, 208 são conectados comumente de modo a definir um ponto neutro ou ponto intermediário 252 que é conectado adicionalmente a um terminal do braço transverso 266. Conforme será descrito abaixo mais detalhadamente, a tensão no ponto neutro ou no ponto intermediário 252 pode ser controlada implantando-se o algoritmo/método de injeção de CMV unificado proposto para pelo menos alcançar a função de equilíbrio de enlace de tensão de CC. A perna de fase 200 também inclui um primeiro capacitor flutuante 246 e um segundo capacitor flutuante 248. Um terminal do primeiro capacitor flutuante 246 é conectado a uma conexão por junta 254 definida entre a primeira unidade de comutação 210 e a segunda unidade de comutação 220, e o outro terminal do primeiro capacitor flutuante 246 é conectado a uma conexão por junta 256 definida entre as duas unidades de comutação 250, 260. Um terminal do segundo capacitor flutuante 248 é conectado à conexão por junta 256, e o outro terminal do segundo capacitor flutuante 248 é conectado a uma conexão por junta 258 definida entre a terceira unidade de comutação 230 e a quarta unidade de comutação 240.

[024] Durante a operação, a pluralidade dos dispositivos de comutação no braço longitudinal 264 e no braço transverso 266 pode seletivamente ligada e desligada em um padrão de comutação predefinido a fim de fornecer níveis diferentes no terminal de saída 262, por exemplo, "2”, “1”, «Ο”, “_ί ” “_2”, em que cada um pode corresponder a um diferente nível de tensão de saída. Por exemplo, quando é desejado que a perna de fase 200 forneça uma tensão de saída de nível "2", os dispositivos de comutação 212, 214, 216, 218 são ligados, e os dispositivos de comutação 222, 224, 226, 228, 232, 234, 236, 238 são desligados. Desse modo semelhante, uma corrente flui ao longo de um trajeto formado pelo trilho positivo 206, pelos dispositivos de comutação 212, 214, 216, 218, e chega ao terminal de saída 262. Há duas opções em que é desejado que o conversor de potência monofásico 200 forneça uma tensão de saída de nível "1" no terminal de saída 262. Uma opção é ligar os dispositivos de comutação 212, 214, 236, 238, ao passo que os dispositivos de comutação 216, 218, 232, 234, 222, 224, 226, 228 são desligados. Nesse caso, quando uma corrente de carga está fluindo para fora do nó 262, a corrente flui ao longo de um trajeto formado pelo trilho positivo 206, pelos dois dispositivos de comutação 212, 214, pelo primeiro capacitor flutuante 246, pelo dispositivo de comutação 236, por um diodo antiparalelo em associação ao dispositivo de comutação 238 e chega ao terminal de saída 262; quando a corrente de carga está fluindo para o nó 262, a corrente flui ao longo de um trajeto formado pelo trilho positivo 206, pelos diodos antiparalelos em associação ao dispositivo de comutação 212, 214, pelo primeiro capacitor flutuante 246, pelo diodo antiparalelo em associação ao dispositivo de comutação 236, pelo dispositivo de comutação 238 e pelo terminal de saída 262. Outra opção é ligar os dispositivos de comutação 216, 218, 232, 234, ao passo que os dispositivos de comutação 212, 214, 222, 224, 226, 228, 236, 238 são desligados. Desse modo, quando a corrente de carga está fluindo para fora do nó 262, a corrente pode fluir ao longo de um trajeto formado pelo dispositivo de comutação 232, pelo diodo antiparalelo em associação ao dispositivo de comutação 234, pelo primeiro capacitor flutuante 246, pelo dispositivo de comutação 216, pelo dispositivo de comutação 218 e pelo terminal de saída 262; quando a corrente de carga está fluindo para o nó 262, a corrente pode fluir ao longo de um trajeto formado pelo diodo antiparalelo em associação ao dispositivo de comutação 232, pelo dispositivo de comutação 234, pelo primeiro capacitor flutuante 246, pelos diodos antiparalelos em associação ao dispositivo de comutação 216 e 218 e pelo terminal de saída 262. Os padrões de comutação simétricos podem ser aplicados para o nível de tensão -1 e -2, e para o segundo capacitor flutuante 248. Devido à redundância do trajeto de corrente ou do padrão de conexão, os vários dispositivos de comutação da perna de fase 200 podem ser controlados estrategicamente de modo a carregar ou descarregar os primeiro e segundo capacitores flutuantes 246, 248 para propósito de equilíbrio.

[025] Adicionalmente, nessa realização a perna de fase de cinco níveis 200 pode ser dividida de modo a formar conversores de potência de três níveis. Um primeiro conversor de três níveis 280 pode ser formado pelas unidades de comutação 220, 230 e 260, ao passo que um segundo conversor de três níveis 290 pode ser formado com o uso das unidades de comutação 210, 240 e 250. Um esquema de modulação da perna de fase de cinco níveis 200 pode ser formado incorporando-se uma modulação de três níveis em outra modulação de três níveis. Uma largura de pulso de um ciclo de trabalho em estado zero de três níveis equivalente associado à corrente de ponto neutro é igual à largura de pulso do ciclo de trabalho em estado zero de cinco níveis real e a uma largura de pulso de um dentre os dois estados redundantes para o nível de tensão T. Tal largura de pulso em um conversor de cinco níveis é exatamente a largura de pulso ciclo de trabalho que é associada à corrente de ponto neutro. Portanto, uma modulação de três níveis pode ser aplicada a esse conversor de cinco níveis para gerar a mesma corrente de ponto neutro média. Adicionalmente, um limite de CMV de três níveis pode ser aplicado ao conversor de cinco níveis de potência 200 para controlar a corrente de ponto neutro. Os detalhes do método para controlar a corrente de ponto neutro e determinar o limite de CMV de três níveis são descritos posteriormente no relatório descritivo em relação às Figuras 8 a 13. De modo semelhante, o mesmo método de controle pode ser aplicado para um conversor de cinco níveis. Uma modulação de três níveis pode ser aplicada a um conversor trifásico de N níveis para calcular a corrente de ponto neutro média do conversor trifásico de N níveis e para implantar o algoritmo de equilíbrio, e o mesmo limite de CMV de três níveis pode ser aplicado para equilibrar a corrente de ponto neutro.

[026] A Figura 3 ilustra um diagrama de circuito detalhado de outra realização de uma perna de fase 300 de um conversor de potência trifásico que pode ser usado no dispositivo de conversão de potência 120 mostrado na Figura 1, em conformidade com uma realização exemplificativa da presente revelação. Em uma configuração particular, a perna de fase 300 pode ser implantada como uma fase do primeiro conversor trifásico ou do retificador 122 para converter tensões de CA em tensões de CC. A perna de fase 300 mostrada na Figura 3 é substancialmente a mesmo da perna de fase 200 mostrada na Figura 2, portanto, elementos semelhantes não serão descritos detalhadamente no presente documento. Uma diferença da perna de fase 300 é que cada um dentre as quatro unidades de comutação 310, 320, 330, 340 emprega dois dispositivos passivos ou incontroláveis, tais como, diodos acoplados em serie para substituir os dispositivos de comutação controláveis, como aqueles mostrados na Figura 2.

[027] Mais especificamente, na realização da Figura 3, a primeira unidade de comutação 310 inclui dois diodos 312, 314 acoplados em série, a segunda unidade de comutação 320 inclui dois diodos 316, 318 acoplados em série, a terceira unidade de comutação 330 inclui dois diodos 322, 324 acoplados em série, e a quarta unidade de comutação 340 inclui dois diodos 326, 328 acoplados em série. Em outras realizações, qualquer número de diodos pode ser acoplado em série a cada uma dentre as unidades de comutação 310, 320, 330, 340 para compartilhar as tensões de CC. Uma pessoa versada na técnica entenderá que três pernas de fase 300 podem ser acopladas entre si de modo a formar o conversor de potência trifásico e as operações de uma perna de fase podem ser replicadas de modo a operarem no conversor de potência trifásico que inclui três pernas de fase.

[028] A Figura 4 ilustra um diagrama de circuito detalhado de perna de fase de NPP 315 encaixado de sete níveis que pode ser usado no conversor de potência trifásico, em conformidade com uma realização da presente revelação. A perna de fase de NPP de sete níveis inclui seis unidades de comutação 317, 319, 321, 323, 325, 327 acopladas em série de modo a formar um braço longitudinal 329. Na realização exemplificatíva, cada uma dentre as seis unidades de comutação 317, 319, 321, 323, 325, 327 inclui dois dispositivos de comutação conectados da cabeça à cauda de modo que os dispositivos de comutação semicondutores de baixa tensão nominal possam ser usados para compartilhar, de maneira substancialmente igual, a tensão aplicada a partir de um trilho positivo 331 e de um trilho negativo 333. Mais especificamente, os dois dispositivos de comutação são acoplados da mesma maneira discutida na Figura 2 em relação aos dispositivos de comutação nas quatro unidades de comutação 210, 220, 230, 240. Em outras realizações, cada uma dentre as unidades de comutação 317, 319, 321, 323, 325, 327 podem incluir qualquer número de dispositivos de comutação conectados em série, de acordo com exigências práticas.

[029] A perna de fase 315 também inclui três unidades de comutação 337, 339 e 341 acopladas em série para formar um braço transverso 345. Cada uma dentre três unidades de comutação 337, 339 e 341 inclui dois dispositivos de comutação conectados da mesma maneira discutida na Figura 2 em relação aos dispositivos de comutação nas duas unidades de comutação 250, 260.

[030] Referindo-se adicionalmente à Figura 4, a perna de fase 315 é acoplada adicionalmente a um enlace de CC 347 por meio do trilho positivo 331 e do trilho negativo 333. Na realização exemplificativa, o enlace de CC 347 inclui um primeiro capacitor 349 e um segundo capacitor 351 acoplados em série entre o trilho positivo 331 e o trilho negativo 333. Os primeiro e segundo capacitores 349, 351 são conectados comumente de modo a definir um respectivo ponto neutro ou ponto intermediário 353 que é conectado adicionalmente a um terminal do braço transverso 345. Conforme será descrito abaixo mais detalhadamente, a tensão no ponto neutro ou no ponto intermediário 353 pode ser controlada implantando-se o algoritmo/método de injeção de CMV unificado proposto a fim de alcançar, pelo menos, a função de equilíbrio de enlace de tensão de CC. A perna de fase 315 também inclui um primeiro capacitor flutuante 357, um segundo capacitor flutuante 359, um terceiro capacitor flutuante 361 e um quarto capacitor flutuante 363. Um terminal do primeiro capacitor flutuante 357 é conectado a uma conexão por junta 365 definida entre a primeira unidade de comutação 317 e a segunda unidade de comutação 319, e o outro terminal do primeiro capacitor flutuante 357 é conectado a uma conexão por junta 367 definida entre as duas unidades de comutação 337, 339. Um terminal do segundo capacitor flutuante 359 é conectado à conexão por junta 367, e o outro terminal do segundo capacitor flutuante 359 é conectado a uma conexão por junta 369 definida entre a quinta unidade de comutação 325 e a sexta unidade de comutação 327. De modo semelhante, o terceiro capacitor flutuante 361 é acoplado entre as duas unidades de comutação 319, 321 em uma conexão por junta 371 com o outro terminal conectado a uma conexão por junta 373 entre duas unidades de comutação 339, 341. Adicionalmente, o quarto capacitor flutuante é acoplado entre as duas unidades de comutação 323, 325 em uma conexão por junta 375 com o outro terminal conectado a uma conexão por junta 373 entre duas unidades de comutação 339, 341. O conversor de NPP de sete níveis pode ser operado de maneira semelhante a um conversor de NPP de cinco níveis, conforme discutido na Figura 20, com modificações necessárias conhecidas por uma pessoa versada na técnica.

[031] A Figura 5 ilustra um diagrama de circuito detalhado de outra realização de uma perna de fase 377 de um conversor de potência trifásico que pode ser usado no dispositivo de conversão de potência 120 mostrado na Figura 1, em conformidade com uma realização exemplificativa da presente revelação. Em uma configuração particular, a perna de fase 377 pode ser implantada como uma fase do primeiro conversor trifásico ou do retificador 122 para converter tensões de CA em tensões de CC. A perna de fase 377 mostrada na Figura 5 é substancialmente a mesmo da perna de fase 315 mostrada na Figura 4, portanto, elementos semelhantes não serão descritos detalhadamente no presente documento. Uma diferença da perna de fase 377 é que cada uma dentre as seis unidades de comutação 379, 381, 383, 385, 387, 389 emprega dois dispositivos passivos ou incontroláveis, tais como, diodos acoplados em serie para substituir os dispositivos de comutação controláveis, como aqueles mostrados na Figura 4. Mais especificamente, na realização da Figura 5, cada uma dentre as unidades de comutação 379, 381, 383, 385, 387, 389 inclui dois diodos. Em outras realizações, qualquer número de diodos pode ser acoplado em série a cada um dentre as unidades de comutação 379, 381, 383, 385, 387, 389 para compartilhar as tensões de CC. Uma pessoa versada na técnica entenderá que três pernas de fase 377 podem ser acopladas entre si de modo a formar o conversor de potência trifásico e as operações de uma perna de fase podem ser replicadas de modo a operarem no conversor de potência trifásico que inclui três pernas de fase.

[032] A Figura 6 ilustra um diagrama de circuito detalhado de outra realização de uma perna de fase de NPP encaixado de três níveis 350 que pode ser usado no conversor de potência trifásico, em conformidade com uma realização da presente revelação. A perna de fase de três níveis 350 pode ser controlada por implantação do algoritmo e/ou método de injeção de CMV unificado proposto conforme será revelado mais detalhadamente abaixo. Conforme mostrado na Figura 6, a perna de fase de três níveis 350 pode incluir um enlace de CC 360 que consiste em um primeiro capacitor 362 e em um segundo capacitor 364. Os primeiro e segundo capacitores 362, 364 são conectados entre si de modo a formar um ponto neutro ou intermediário 363. A perna de fase de três níveis 350 inclui também um braço longitudinal 366 e um aço transverso 364. O braço longitudinal 366 é formado conectando-se uma primeira unidade de comutação 370 e uma segunda unidade de comutação 380 em série entre um trilho positivo 354 e um trilho negativo 356. Na realização ilustrada, a primeira unidade de comutação 370 inclui, conectados em série, um primeiro dispositivo de comutação 372 e um segundo dispositivo de comutação 374 e a segunda unidade de comutação 380 inclui, conectados em série, um terceiro dispositivo de comutação 376 e um quarto dispositivo de comutação 378. Em outras realizações, a primeira e a segunda unidades de comutação 370 380 podem incluir mais que dois dispositivos de comutação, de acordo com as exigências práticas. Na realização ilustrada, o braço transverso 368 inclui uma unidade de comutação 390 que inclui um quinto dispositivo de comutação 382 e um sexto dispositivo de comutação 384, que são conectados de dorso a dorso entre o ponto neutro 363 e uma porta de saída 375. Durante a operação, os vários dispositivos de comutação 372, 374, 376, 378, 382, 384 são ligados/desligados em um padrão de comutação predefinido para permitir que a tensão de CC recebida em duas portas de entrada 353, 355 seja convertida em uma tensão de CA na porta de saída 375. Uma pessoa versada na técnica entenderá que três pernas de fase 350 podem ser acopladas entre si de modo a formar o conversor de potência trifásico de três níveis e as operações de uma perna de fase de três níveis podem ser replicadas de modo a operarem no conversor de potência trifásico de três níveis que inclui três pernas de fase.

[033] A Figura 7 ilustra um diagrama de circuito detalhado de uma perna de fase de NPP encaixado de três níveis 351 que pode ser usado no sistema de conversão de potência mostrado na Figura 1, em conformidade com outra realização da presente revelação. A perna de fase de três níveis 351 também pode ser controlada por implantação do algoritmo e/ou método de injeção de CMV unificado proposto conforme será revelado mais detalhadamente abaixo. A perna de fase de três níveis 351 mostrada na Figura 7 é substancialmente semelhante à perna de fase de três níveis 350 mostrada na Figura 6. Uma diferença da perna de fase de três níveis 351 é que na primeira unidade de comutação 370 inclui dois dispositivos de comutação passivos incontroláveis (por exemplo, diodos) 386, 388, e na segunda unidade de comutação 380 inclui dois dispositivos de comutação passivos incontroláveis (por exemplo, diodos) 392, 394. Em outras realizações, a primeira e a segunda unidades de comutação 370, 380 podem incluir mais que dois dispositivos de comutação passivos incontroláveis.

[034] Deve-se entender que a topologia de NPP encaixada de múltiplos níveis mostrada nas Figuras 2 a 7 é apenas para propósitos ilustrativos a fim de facilitar explicação do algoritmo/método de injeção de CMV unificado e que os princípios revelados no presente documento podem se estender a outros conversores de múltiplos níveis incluindo, porém sem limitação, topologia de ponto neutro grampeado, topologia de ponto neutro grampeado ativo, etc.

[035] A Figura 8 ilustra um diagrama de blocos de um módulo de injeção de tensão de modo comum (CMV) unificado 400 que pode ser implantado pelo dispositivo de controle 140 mostrado na Figura 1 a fim de alcançar múltiplas funções em associação à operação do sistema de conversão de potência 100. Conforme ilustrado na Figura 8, o módulo de injeção de CMV unificado 400 inclui um primeiro módulo de injeção de CMV 402 e um segundo módulo de injeção de CMV 404. Em outras realizações, o módulo de injeção de CMV unificado 400 pode incluir mais que dois módulos de injeção de CMV. Ainda em algumas realizações, é possível implantar o módulo de injeção de CMV unificado 400 sem o primeiro módulo de injeção de CMV 402. O primeiro módulo de injeção de CMV 402 é configurado para injetar um primeiro sinal de CMV 406 que é usado para modificar pelo menos um sinal de comando ou um sinal de modulação 422 a fim de alcançar pelo menos uma primeira função em associação à operação do sistema de conversão de potência 100. Em uma realização, o pelo menos um sinal de comando 422 inclui comandos de tensão trifásica que são gerados transformando-se comandos de tensão 416 do domínio d-q em um domínio trifásico com o uso de uma unidade de transformação 418. Em uma realização específica, o primeiro módulo de injeção de CMV 402 pode ser configurado para gerar o primeiro sinal de CMV 406 através do cálculo mín-máx Mais especificamente, o primeiro módulo de injeção de CMV 402 pode ser configurado para gerar o primeiro sinal de CMV 406 com o uso da seguinte equação: em que é o primeiro sinal de CMV, máx. (w dm,a,b,£) representa uma tensão máxima instantânea identificada a partir das tensões trifásicas, e mm * representa a tensão mínima instantânea identificada a partir das tensões trifásicas. Em outras realizações, o primeiro módulo de injeção de CMV 402 pode ser configurado para gerar um sinal puro harmônico de terceira ordem que tem uma frequência triplamente fundamental. Injetar primeiro sinal de CMV 406 através do cálculo mín-máx ou ter um sinal puro harmônico de terceira ordem pode aumentar a utilização de tensão de CC e pode reduzir a distorção harmônica total na saída do segundo conversor de potência 126. O primeiro sinal de CMV 406 é combinado com cada um dos comandos de tensão trifásica 422 em um primeiro elemento de soma 412 que fornece consequentemente os primeiros comandos de tensão trifásica modificados 424.

[036] Referindo-se se adicionalmente à Figura 8, em uma realização, o segundo módulo de injeção de CMV 404 é configurado para gerar um segundo sinal de CMV 408 que é usado para modificar um ou mais sinais de comando para alcançar pelo menos uma segunda função em associação à operação do sistema de conversão de potência 100. Na realização ilustrada, o segundo sinal de CMV 408 é gerado de acordo com os primeiros comandos de tensão trifásica modificados 424 fornecidos a partir do primeiro elemento de soma 412. Na realização da Figura 8 ilustrada, o segundo sinal de CMV 408 é suprido a uma segunda unidade de soma 414 que combina o segundo sinal de CMV 408 com os primeiros comandos de tensão trifásica modificados 424 e fornece segundos comandos de tensão modificados 426. Na realização ilustrada da Figura 8, os segundos comandos de tensão modificados 426 são supridos a um modulador 428 que é configurado para gerar sinais de controle 432 para ligar e desligar os vários dispositivos de comutação no segundo conversor 126 a fim de permitir que a pelo menos uma primeira função e a pelo menos uma segunda função sejam alcançadas.

[037] A Figura 9 é um diagrama de blocos que ilustra estruturas detalhadas de um módulo de injeção de CMV 500, em conformidade com uma realização exemplificativa da presente revelação. O módulo de injeção de CMV 500 pode ser implantado como o segundo módulo de CMV 404 mostrado na Figura 8 para realizar mais modificações nos um ou mais comandos de tensão 424 que foram modificados pelo primeiro sinal de CMV 406. Na realização ilustrada da Figura 9, o módulo de injeção de CMV 500 inclui um classificador mín-máx 506, um calculador de limite de CMV 518, um calculador de corrente de ponto neutro (NP) 528, um pré-calculador de corrente de NP 544, um calculador de corrente de NP de referência 556, um calculador de função inversa 562 e um regulador de equilíbrio de tensão de CC 582.

[038] Em uma realização, o classificador mín-máx 506 é configurado para receber comandos de tensão, tais como, comandos de tensão trifásica 504. O classificador mín-máx 506 é configurado adicionalmente para identificar um comando de tensão máxima 508 e um comando de tensão mínima 512 a qualquer instante a partir dos comandos de tensão trifásica 504. Em algumas realizações, o classificador mín-máx 506 pode ser configurado adicionalmente para identificar um comando de tensão média 509 em qualquer instante a partir dos comandos de tensão trifásica 504. O classificador mín-máx pode computar o comando de tensão máxima 508, o comando de tensão média 509 e um comando de tensão mínima 512 com base nas seguintes equações: ^màx. = =m éa.(U;,Ub,U-)Um^ = mFn.(l£, [/», U') f I U - em que ^(]]¾ é uma tensão máxima instantânea, méü é uma u tensão média instantânea e mln-é uma tensão mínima instantânea, υα, υζ, uc são tensões instantâneas como a fase a, a fase b e a fase c respectivamente.

[039] O mesmo classificador mín-máx 506 ou, em algumas realizações, um classificador mín-máx diferente, pode ser configurado para receber comandos de corrente trifásica 502 e para identificar um comando de corrente 516 correspondente ao comando de tensão máxima 508, um comando de corrente 514 correspondente à tensão mínima 512, e um comando de corrente 515 correspondente a uma tensão média 509 em qualquer instante a partir dos comandos de corrente trifásica 502. A tensão máxima instantânea 508 a tensão mínima instantânea 512 e a tensão média instantânea 509 são supridas ao calculador de limite de CMV 518 que é configurado para calcular um limite de CMV máximo 524 e um limite de CMV mínimo 526 de acordo com um ou mais critérios. Em uma particular realização, o calculador de limite de CMV 518 gera os limites de CMV máximo e mínimo 524, 526 com base em um sinal de limite de CMV de três níveis 522. Em uma realização, o limite de CMV de três níveis pode ser computado com base em uma tensão de faixa de portadora de três níveis. O limite de CMV máximo 524 ou o limite de CMV mínimo 526 é definido a fim de garantir que o sinal de comando de tensão modificado não exceda ou caia abaixo de uma tensão de faixa de portadora de três níveis originais. Em algumas realizações, um ou ambos os limites de CMV máximo e mínimo 524, 526 são definidos a fim de garantir que os um ou mais comandos de tensão, após a injeção de CMV, não mudem os sinais (por exemplo, de positivo para negativo ou de negativo para positivo).

[040] quando yméü > 0, Ucm máx. =mín· <1 " , 1 ~ í/méd. · 0 “ Vrm ) , e ycm.min. = mâx.( O - íimáx. , O - Um6ú , — 1 — t/mín ) tf [041] De modo semelhante, quando mÊa- < 0, w »"*>·(!-'0 - tw-o - £U ) ! e ^mjnífi. =mãx.(0' - VmPí -1 - uméd,-l - U^) - em que H é o limite tensão máxima de modo comum e cm_max. ? f .-m.min é o limite de tensão mínima de modo comum.

[042] Em outra realização, o limite de CMV de três níveis pode ser computado com base em uma tensão de faixa de portadora de três níveis, conforme discutido acima; no entanto, o comando de tensão média 509 pode mudar o sinal após a injeção de CMV. Assim, não há limitação na CMV para manter a faixa de portadora do comando de tensão média 509.

[043] Em uma realização, o imite de CMV máximo 524 e o limite de CMV mínimo 526 são supridos ao calculador de corrente de NP 528 que é configurado para calcular sinais de corrente de NP após a injeção de CMV com base, pelo menos em parte, nos limites de CMV máximo e mínimo 524, 526, e na corrente trifásica 502. O cálculo dos sinais de corrente de NP após a injeção de CMV pode ser feito de maneira direta ou indireta.

[044] Em outras realizações, o calculador de corrente de NP 528 pode calcular a corrente de NP máxima 538 e a corrente de NP mínima 542 de maneira analítica. Por exemplo, uma ou mais equações lineares pode ser usada para o cálculo dos sinais de corrente de NP máxima e mínima 538, 542. Em uma realização, os limites de corrente de NP máxima e mínima 538, 542 são calculados com base, pelo menos em parte, no limite de CM máximo 524, no limite de CM mínimo 526 e nos comandos de corrente trifásica 502. Em outras realizações, em vez de usar os comandos de corrente trifásica 502 para cálculo, o calculador de corrente de NP 528 pode calcular a corrente de NP máxima 538 e a corrente de NP mínima 542 com base, pelo menos em parte, no limite de CM máximo 524, no limite de CM mínimo 526 e nos sinais de corrente de retroalimentação trifásica 532 (mostrado na linha tracejada) medidos com um ou mais sensores de corrente na saída do segundo conversor 126. Supondo que uma corrente de modo comum pode ser representada como: - em que ucm representa uma tensão de modo comum, representa uma tensão de faixa de portadora, urnax· , *-rnéd., í\,m!n representam uma corrente instantânea correspondente ao comando de tensão máxima, comando de tensão média e ao comando de tensão mínima, respectivamente.

[045] Conforme já discutido acima, em realizações em que os um ou mais comandos de tensão não mudam os sinais após a injeção de CMV, uma relação entre a corrente de ponto neutro e a tensão de modo comum pode ser representada como uma relação linear. No entanto, em realizações, em que os um ou mais comandos de tensão mudam os sinais após a injeção de CMV, uma relação entre a corrente de ponto neutro e a tensão de modo comum pode ser representada como uma relação não linear que tem mais que dois pontos característicos.

[046] Com base na equação acima, o limite de corrente de ponto neutro máxima e o limite de corrente de ponto neutro máxima ^ np, nram j podem ser determinados. A tensão de modo comum pode U incluir um limite tensão máxima de modo comum representado por. e um limite de tensão mínima de modo comum · m,n . Em situações em que o .) > ít.tfcm.™.. ) _ Q |jmjte de corrente de ponto neutro máxima (!í:p máx j p0Cje ser representado como: - em que a tensão de modo comum no corrente de ponto neutro máxima representada por ser£ jgUa| ao |jmjte tensão máxima de U modo comum . cm,max . pü ) ^ ^C^cm min) .. .

[047] De modo semelhante, para _ , o limite de corrente de ponto neutro máxima ηρ-ηΐΜ pode ser representado como: - em que a tensão de modo comum no corrente de ponto neutro mínima representada por será igual ao limite tensão mínima de modo min. comum [048] Alternativamente, o i(. cm-max· ' ' 1 ; , o limite de corrente de ponto neutro máxima : pode ser representado como: - em que a tensão de modo comum na corrente de ponto neutro máxima representada por Ííc:”inr-niax- será igual ao limite de tensão mínima de modo comum ™ . nucm_ máx. ) < mm...

[049] De modo semelhante, para ' ), o limite de corrente de ponto neutro máxima ) pode ser representado como: - em que a tensão de modo comum no corrente de ponto neutro mínima representada por - será igual ao limite tensão máxima de modo comum .^cm-max· .

[050] Em realizações, em que a relação entre a corrente de ponto neutro e a tensão de modo comum é não linear, com mais de dois pontos característicos, a corrente de ponto neutro é computada separadamente em diferentes seções, [051] Referindo-se adicionalmente à Figura 9, o limite de corrente de NP máxima 538 e o limite de corrente de NP mínima 542 são supridos ao calculador de corrente de NP de referência 556 que é configurado para calcular uma corrente de NP de referência 558 representada por ( com base, pelo menos em parte, em uma corrente de NP pré-calculada 554, em um sinal de ganho 584 e nos sinais de limite de corrente de NP máxima e mínima 538, 542, O calculador de corrente de NP de referência recebe a corrente de NP pré-calculada 554 a partir de um pré-calculador de corrente de NP 544.

[052] Em uma realização, a corrente de NP pré-calculada 554 é calculada pelo pré-calculador de corrente de NP 544 com base, pelo menos em parte, nos comandos de tensão máxima, média e mínima instantânea 508, 509, 512 e nos comandos de corrente máxima, média e mínima instantânea 516, 515, 514. Mais especificamente, em uma realização, o pré-calculador de corrente de NP 544 pode calcular a corrente de NP pré-calculada 554 com o uso da seguinte equação: [053] Adicionalmente, o calculador de corrente de NP de referência 556 calcula a corrente de NP de referência 558 com base em nas seguintes equações: ^np ~ *Γ3.:ρ_ΡΓ& U ~jPfrriJ *** 8em para Qtm "" ® PB.ÍB. “ Ό £ηρ = ‘Zp^prêCl + ffctn) - i»p^r. X ffc-t para gcrn < O I * ■w' . ,pr€. - em que representa a corrente de NP pré-calculada e 9cm . ií i representa um ganho de modo comum.

[054] Em uma realização, o sinal de ganho 584 é gerado a partir de um regulador de equilíbrio de tensão de CC 582 que pode ser um regulador proporcional integral (PI) ou qualquer outro regulador semelhante. O regulador de equilíbrio de tensão de CC 582 recebe um sinal de erro de tensão 578 que é gerado a partir de um elemento de soma 576 subtraindo-se um sinal de diferença de tensão de CC 574 de um sinal de comando de tensão de CC zero 572. O sinal de diferença de tensão de CC 574 representa uma diferença de tensão entre o primeiro capacitor 242 e o segundo capacitor 244 do enlace de CC 270 da Figura 2 da Figura 3. O sinal de comando de tensão de CC zero 572 é definido de modo a indicar que a diferença de tensão de CC desejada entre os dois capacitores deve ser zero, [055] Em continuação da referência à Figura 9, o sinal de corrente de NP de referência 558 calculado com o calculador de corrente de NP de referência 556 é suprido adicionalmente ao calculador de função inversa 562. O calculador de função inversa 562 é configurado para calcular um sina! de CMV 564 com base, pelo menos em parte, no sinal de corrente de NP de referência 558, nos limites de corrente de NP máxima e mínima 538, 542 e na primeira e na segunda tensões CMV 534, 536 correspondentes aos limites de corrente de NP máxima e mínima 538, 542. Em uma realização, o calculador de função inversa 562 pode usar uma ou mais equações lineares definidas entre a corrente de ponto neutro e a tensão de modo comum para cálculo do sinal de CMV 564 desejado. Tal equação pode ser representada como: [056] Em outras realizações, o calculador de função inversa 562 pode obter o sinal de CMV que se refere a uma tabela de consulta. O sinal de CMV 564 é suprido a um elemento de soma 566 que fornece um ou mais sinais de comando ou sinais de modulação de tensão modificados 568 combinando-se o sinal de CMV 564 com os um ou mais sinais de comando de tensão 504. Os um ou mais sinais de comando ou sinais de modulação de tensão modificados 568 são supridos ao modulador 428 mostrados na Figura 8 a fim de alcançar a funções de equilíbrio das tensões de CC nos capacitores de CC 242, 244 do enlace de CC 270.

[057] A Figura 10 é uma representação gráfica exemplificativa 610 que retrata um limite de CMV de três níveis 522 (Figura 11), conforme aplicado a um conversor de três níveis, em conformidade com uma realização da invenção. A representação 610 retrata duas ondas de portadora de três níveis 612 e 614. As duas ondas de portadora de três níveis 612 e 614 são localizadas dentro de duas tensões de faixa de portadora de três níveis 616 e 618 respectivamente. A tensão de faixa de portadora 616 é definida por um primeiro nível de tensão 620 e por um segundo nível de tensão 622. De modo semelhante, a tensão de faixa de portadora 618 é definida pelo segundo nível de tensão 622 e pelo terceiro nível de tensão 624. Conforme mostrado na representação esquemátíca 610, um limite de CMV máximo para uma tensão de referência 625 na faixa de portadora 616 no conversor de três níveis é representada pelas setas 626, 628 nos instantes de tempo T1 e T2 respectivamente. No instante de tempo T1, um limite de CMV máximo é igual a uma subtração entre o primeiro nível de tensão 620 e o nível de tensão de referência 627, que é um número positivo; e o limite de CMV mínimo é igual a uma subtração entre o segundo nível de tensão 622 e o nível de tensão de referência 627, que é um número negativo. No instante de tempo T2, o limite de CMV máximo é igual a uma subtração entre o nível de tensão 620 e o nível de tensão de referência 629; o limite de CMV mínimo é igual a uma subtração entre o nível de tensão de referência 629 e o segundo nível de tensão 622. De modo semelhante, o limite de CMV máximo para a tensão de referência 625 nessa faixa de portadora 618 é igual à distância entre o segundo nível de tensão 622 e o nível de tensão de referência 627, 629 em cada instante de tempo; o limite de CMV mínimo para a tensão de referência 625 nessa faixa de portadora 618 é igual à distância entre o terceiro nível de tensão 624 e o nível de tensão de referência 627, 629 em cada instante de tempo. O sinal para o limite de CMV máximo é positivo e o sinal para o limite de CMV mínimo é negativo. O limite de CMV máximo final para o sistema trifásico será o valor mínimo dentre os três limites de CMV máxima para as três fases respectivamente; e o limite de CMV mínimo final para o sistema trifásico será o valor máximo dentre os três limites de CMV mínimos para as três fases respectivamente.

[058] A Figura 11 é uma representação gráfica exemplificativa 630 que retrata um limite de CMV de três níveis, conforme aplicado a um conversor de cinco níveis, em conformidade com uma realização da invenção. Para um conversor de cinco níveis, a representação 630 retrata quatro ondas de portadora de cinco níveis 632, 634, 636, 638. As quatro ondas de portadora de cinco níveis 632, 634, 636, 638 estão localizadas dentro de quatro tensões de faixa de portadora de cinco níveis 640, 642, 644, 646 respectivamente. A tensão de faixa de portadora 640 é definida pelo primeiro nível de tensão 620 (Figura 8) e por um quarto nível de tensão 648. A tensão de faixa de portadora 642 é definida pelo quarto nível de tensão 648 e pelo segundo nível de tensão 622 (Figura 8). De modo semelhante, a tensão de faixa de portadora 644 é definida pelo segundo nível de tensão 622 e por um quinto nível de tensão 650, e a tensão de faixa de portadora 646 é definida pelo quinto nível de tensão 650 e pelo terceiro nível de tensão 624 (Figura 8). Adicionalmente, o limite de CMV máximo e o limite de CMV mínimo para o conversor de cinco níveis é representado pelas setas 652, 654 nos instantes do tempo T1 e T2 respectivamente. Conforme pode ser visto, o limite de CMV para o conversor de cinco níveis na faixa de portadora 640 e 642 é, então, igual ao limite de CMV para o conversor de três níveis na faixa de portadora 616. Portanto, o mesmo limite de CMV de três níveis pode ser aplicado ao conversor de cinco níveis.

[059] A Figura 12 é uma representação gráfica exemplificativa 660 que retrata um limite de CMV de três níveis, conforme aplicado a um conversor de sete níveis, em conformidade com uma realização da invenção. Quanto a um conversor de sete níveis, a representação 660 retrata seis ondas de portadora de sete níveis 662, 664, 666, 668, 670, 672. As seis ondas de portadora de sete níveis 662, 664, 666, 668, 670, 672 estão localizadas dentro de seis tensões de faixa de portadora de sete níveis 674, 676, 678, 680, 682, 684 respectivamente. A tensão de faixa de portadora 674 é definida pelo primeiro nível de tensão 620 (Figura 8) e por um quarto nível de tensão 686. A tensão de faixa de portadora 676 é definida pelo quarto nível de tensão 686 e pelo quinto nível de tensão 688. A tensão de faixa de portadora 678 é definida pelo quinto nível de tensão 688 e pelo segundo nível de tensão 622 (Figura 8). De modo semelhante, as tensões de faixa de portadora 680, 682 e 684 podem ser definidas por um sexto nível de tensão 690, por um sétimo nível de tensão 692 e pelo terceiro nível de tensão (Figura 8). O limite de CMV máximo e o limite de CMV mínimo para o conversor de cinco níveis é representado pelas setas 694, 696 nos instantes do tempo T1 e T2 respectivamente. Conforme pode ser visto, o limite de CMV para o conversor de sete níveis na faixa de portadora 674, 676 e 678 é, então, igual ao limite de CMV para o conversor de três níveis na faixa de portadora 616. Portanto, o mesmo limite de CMV de três níveis pode ser aplicado ao conversor de sete níveis. De modo semelhante, o limite de CMV de três níveis pode ser aplicado para um conversor de n níveis a fim de determinar a tensão de modo comum para injeção.

[060] Referindo-se adicionalmente às Figuras 10 a 12, em algumas realizações, a aplicação do limite de CMV de três níveis aos comandos de tensão trifásica em qualquer instante pode gerar três diferentes limites de CMV máxima e três diferentes limites de CMV mínimos. Nesse caso, o limite de CMV máximo 524 pode ser o limite que é um mínimo dentre os três diferentes limites de CMV máxima, e o limite de CMV mínimo 526 é o limite que é um máximo dentre os três diferentes limites de CMV mínimos. Pode-se entender que o uso do limite de CMV de três níveis para representar os limites de CMV máximo e mínimo para um conversor de n níveis pode evitar complexidade em computações para controlar a comutação dos conversores de potência.

[061] A Figura 13 é um fluxograma que ilustra um método de injeção de tensão de modo comum 800, em conformidade com uma realização exemplificativa da presente revelação. O método de injeção de CMV 800 pode ser implantando independentemente pelo segundo módulo de injeção de CMV 404 mostrado nas Figuras 8 a 9 a fim de alcançar pelo menos uma função de equilíbrio de tensão de CC presente em um enlace de CC do sistema de conversão de potência 100. O método de injeção de tensão de modo comum 800 também pode ser implantado em combinação com o primeiro módulo de injeção de CMV 402 a fim de alcançar múltiplas funções em associação à operação do sistema de conversão de potência 100. Pelo menos alguns dos blocos/ações ilustrados no método 800 podem ser programados com instruções de software armazenados em uma mídia de armazenamento legível por computador. A mídia de armazenamento legível por computador pode incluir mídias voláteis e não voláteis, removíveis e não removíveis implantadas em qualquer método ou tecnologia. Os meios de armazenamento de computador incluem, porém sem limitação, RAM, ROM, EEPROM, memória flash ou outra tecnologia de memória, CD-ROM, discos versáteis digitais (DVD) ou outro armazenamento de disco óptico, cassetes magnéticos, fita magnética, armazenamento de disco magnético ou outros dispositivos de armazenamento magnético, ou qualquer outra mídia não transitória que pode ser usada para armazenar as informações desejadas e que podem ser acessadas por um ou mais processadores.

[062] Em uma realização, o método 800 pode incluir um bloco 802, no qual são obtidos um ou mais comandos de tensão, tais como, comandos de tensão CA trifásica. Em uma realização, os um ou mais comandos de tensão ou os comandos de tensão CA trifásica podem ser obtidos a partir de um ou mais controladores de nível superior implantando-se um ou mais algoritmos a fim de alcançar uma tensão de CA desejada na saída do conversor de potência. Em uma realização, os um ou mais comandos de tensão podem ser sinais que são isentos de injeção de CMV. Em outras realizações, os um ou mais comandos de tensão podem já ter sido modificados por um primeiro sinal de CMV que pode ser gerado através do cálculo mín-máx ou tem um sinal puro harmônico de terceira ordem, conforme descrito acima com referência à Figura 8.

[063] No bloco 804, o método 800 continua a classificar os um ou mais comandos de tensão obtidos. Por exemplo, um classificador mín-máx 506 (consulte a Figura 11) pode ser usado para identificar pelo menos um valor máximo e um valor mínimo a partir dos um ou mais comandos de tensão em cada momento instantâneo. Em algumas realizações, uma tensão média também pode ser identificada com o uso do classificador mín-máx 506.

[064] No bloco 806, o método 800 continua a calcular um limite de tensão de CM máximo e um limite de tensão de CM máximo com base, pelo menos em parte, nos comandos de tensão máximo e mínimo instantâneos com o uso de um limite de CMV de três níveis. No bloco 808, o método 800 continua a calcular os sinais de corrente de NP após a injeção de CMV com base no limite de CMV máximo e nos limites de CMV mínimos. O cálculo dos sinais de corrente de NP pode ser feito de maneira analítica. Em uma realização, o cálculo dos sinais de corrente de NP baseia-se em todos os pontos característicos na relação não linear entre a corrente de NP e a tensão de modo comum que inclui os limites de CMV máximo e mínimo.

[065] No bloco 810, o método 800 continua a calcular uma corrente de NP de referência com base, pelo menos em parte, em uma corrente de NP pré-calculada, nos limites de corrente de NP máxima e mínima e em um sinal de ganho. Em algumas realizações, o sinal de ganho é gerado por um controlador de equilíbrio de enlace de tensão de CC regulando-se os sinais de entrada que representam a diferença de tensão entre pelo menos dois capacitores de CC do enlace de CC.

[066] No bloco 812, o método 800 continua a calcular um sinal de primeira injeção de CMV com base, pelo menos em parte, na corrente de NP de referência calculada. Em uma realização, uma função reversa, tal como, uma ou mais funções lineares da tensão de CM em termos de corrente de NP, pode ser derivada para cálculo dos sinais de injeção de CMV. No bloco 814, os um ou mais comandos de tensão obtidos no bloco 802 é modificado combinando-se o sinal de referência de primeira injeção de CMV com os um ou mais comandos de tensão. Em algumas realizações, os um ou mais comandos de tensão modificados são suprido a um modulador a fim de gerar sinais de controle usados para ligar e/ou desligar os vários dispositivos de comutação no conversor de potência. Portanto, a diferença de tensão no enlace de CC pode ser minimizada injetando-se os sinais de CMV aos um ou mais comandos de tensão ou sinais de modulação.

[067] O método 800 descrito acima com referência à Figura 13 pode ser modificado de várias maneiras. Por exemplo, em algumas realizações, o método 800 pode incluir um ou mais blocos/ações adicionais. Por exemplo, o método 800 pode incluir blocos para obter um ou mais comandos de corrente que são usados para calcular a corrente de NP original no ponto neutro do enlace de CC. O método 800 também pode incluir blocos para identificar pelo menos uma corrente instantânea em tensão máxima e uma corrente instantânea em tensão mínima a partir de um ou mais comandos de corrente.

[068] Embora a invenção tenha sido descrita com referência às realizações exemplificativas, será entendido pelas pessoas versadas na técnica que várias mudanças podem ser feitas e que equivalentes podem ser substituídos por elementos das mesmas sem se afastar do escopo da invenção. Além disso, o indivíduo versado reconhecerá a permutabilidade de vários recursos a partir de realizações diferentes. De modo semelhante, as várias etapas de método e funções descritos, assim como outros equivalentes conhecidos para cada método e função, podem ser misturados e combinados por uma pessoa de habilidade comum nessa técnica para construir sistemas e técnicas adicionais, em conformidade com os princípios dessa revelação. Além disso, muitas modificações podem ser feitas para adaptar uma situação particular ou um material aos ensinamentos da invenção sem se afastar do escopo essencial da mesma. Portanto, pretende-se que a invenção não seja limitada à realização particular revelada como o melhor modo contemplado para realizar essa invenção, mas que a invenção inclua todas as realizações que estejam sob o escopo das reivindicações anexas.

Reivindicações

Claims

1. SISTEMA DE CONVERSÃO DE POTÊNCIA, caracterizado pelo fato de que compreende: - pelo menos um conversor de potência de múltiplos níveis; e - um controlador acoplado ao pelo menos um conversor de potência de múltiplos níveis, sendo que o controlador compreende: - um primeiro módulo de injeção de tensão de modo comum (CMV) para gerar um primeiro sinal de CMV para modificar pelo menos um comando de tensão para alcançar uma primeira função em associação à operação do sistema de conversão de potência; - um segundo módulo de injeção de CMV para gerar um segundo sinal de CMV com base, pelo menos em parte, em um limite de CMV de três níveis para modificar o pelo menos um comando de tensão ou para modificar adicionalmente o pelo menos um comando de tensão modificado a fim de alcançar uma segunda função em associação à operação do sistema de conversão de potência.

2. SISTEMA DE CONVERSÃO DE POTÊNCIA, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o primeiro sinal de CMV é gerado com base, pelo menos em parte, em uma tensão máxima instantânea e uma tensão mínima instantânea identificada a partir de uma pluralidade de comandos de tensão.

3. SISTEMA DE CONVERSÃO DE POTÊNCIA, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente um enlace de corrente contínua (CC) acoplado ao pelo menos um conversor de múltiplos níveis, sendo que o enlace de CC compreende pelo menos dois capacitores de CC que definem pelo menos um ponto neutro de CC entre os mesmos, em que o segundo sinal de CMV é usado para modificar o pelo menos um comando de tensão a fim de regular o componente de corrente de CC que flui a partir do ponto neutro de CC do enlace de CC, ou para o mesmo, a fim de reduzir a diferença de tensão entre os dois capacitores de CC a substancialmente zero.

4. SISTEMA DE CONVERSÃO DE POTÊNCIA, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que o segundo sinal de CMV é usado adicionalmente para modificar o pelo menos um comando de tensão para regular o componente de corrente CA que flui a partir do ponto neutro de CC do enlace de CC, ou para o mesmo, a fim de reduzir substancialmente a diferença de tensão entre os dois capacitores a zero.

5. SISTEMA DE CONVERSÃO DE POTÊNCIA, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o segundo módulo de injeção de CMV compreende um classificador mín-máx para determinar uma tensão máxima instantânea e uma tensão mínima instantânea dos sinais de comando de tensão de CAtrifásica.

6. SISTEMA DE CONVERSÃO DE POTÊNCIA, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o segundo módulo de injeção de CMV compreende um calculador de limite de CMV para calcular um limite de CMV máximo e um limite de CMV mínimo com base, pelo menos em parte, no limite de CMV de três níveis.

7. SISTEMA DE CONVERSÃO DE POTÊNCIA, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que o calculador de limite de CMV computa o limite de CMV máximo e o limite de CMV mínimo com base, pelo menos em parte, em uma exigência de largura de pulso mínima de um modulador de largura de pulso (PWM).

8. SISTEMA DE CONVERSÃO DE POTÊNCIA, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o segundo módulo de injeção de CMV compreende adicionalmente um calculador de corrente de NP para calcular uma corrente de ponto neutro máxima, uma corrente de ponto neutro máxima, uma primeira CMV correspondente à corrente de ponto neutro máxima, e uma segunda CMV correspondente à corrente de ponto neutro máxima com base, pelo menos em parte, em um limite de CMV máximo, um limite de CMV mínimo e um comando de corrente CAtrifásica.

9. SISTEMA DE CONVERSÃO DE POTÊNCIA, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o segundo módulo de injeção de CMV compreende adicionalmente um calculador de corrente de NP de referência para calcular uma corrente de referência de ponto neutro com base, pelo menos em parte, em uma corrente de ponto neutro máxima, uma corrente de ponto neutro máxima, uma corrente de ponto neutro pré-calculada com injeção de CMV zero a partir do segundo sinal de CMV e um sinal de ganho gerado a partir da regulagem de uma diferença de tensão de CC no enlace de CC.

10. SISTEMA DE CONVERSÃO DE POTÊNCIA, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o segundo módulo de injeção de CMV compreende adicionalmente um calculador de função inversa para calcular o segundo sinal de CMV com base, pelo menos em parte, em uma corrente de ponto neutro máxima, em uma corrente de ponto neutro máxima, na primeira CMV correspondente à corrente de ponto neutro máxima, na segunda CMV correspondente à corrente de ponto neutro máxima e em uma corrente de referência de ponto neutro.

11. SISTEMA DE CONVERSÃO DE POTÊNCIA, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o segundo módulo de injeção de CMV compreende adicionalmente um regulador de equilíbrio de tensão de CC para gerar a sinal de ganho com base, pelo menos em parte, em um sinal de diferença de tensão de CC no enlace de CC.

12. SISTEMA DE CONVERSÃO DE POTÊNCIA, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o segundo módulo de injeção de CMV compreende adicionalmente um pré-calculador de corrente de NP para calcular uma corrente de ponto neutro original que flui a partir do ponto neutro de CC, ou para o mesmo, com base, pelo menos em parte, em sinais de tensão máxima, média e mínima instantânea, em sinais de corrente instantânea correspondentes aos sinais de tensão máxima, média e mínima, e em que a corrente de ponto neutro original é usada para gerar uma corrente de referência de ponto neutro.

13. MÉTODO PARA OPERAR UM SISTEMA DE CONVERSÃO DE POTÊNCIA, que tem um conversor de múltiplos níveis e um controlador acoplado ao mesmo, caracterizado pelo fato de que o método compreende: - gerar um primeiro sinal de injeção de tensão de modo comum (CMV); - usar o primeiro sinal de primeira injeção de CMV para modificar pelo menos um comando de tensão a fim de alcançar uma primeira função em associação a uma operação do sistema de conversão de potência; e - gerar um segundo sinal de CMV com base, pelo menos em parte, em um limite de CMV de três níveis; - usar o segundo sinal de CMV para modificar o pelo menos um sinal de comando de tensão ou para modificar adicionalmente o pelo menos um comando de tensão modificado a fim de alcançar uma segunda função de controle em associação a uma operação do sistema de conversão de potência.

14. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que a geração do segundo sinal de CMV compreende: - determinar uma tensão máxima instantânea, uma tensão média instantânea e uma tensão mínima instantânea com base, pelo menos em parte, em uma pluralidade de sinais de comando de tensão; - calcular um limite de CMV máximo e um limite de CMV mínimo com base, pelo menos em parte, no limite de CMV de três níveis; - calcular uma corrente máxima de ponto neutro, uma corrente mínima de ponto neutro, uma primeira CMV correspondente à corrente máxima de ponto neutro e uma segunda CMV correspondente à corrente mínima de ponto neutro com base, pelo menos em parte, no limite de CMV máximo, no limite de CMV mínimo, em uma pluralidade de sinais de comando de corrente instantânea; e - calcular o segundo sinal de CMV com base, pelo menos em parte, na corrente máxima de ponto neutro, na corrente mínima de ponto neutro, na primeira CMV correspondente à corrente máxima de ponto neutro, na segunda CMV correspondente à corrente mínima de ponto neutro e em uma corrente de referência de ponto neutro.

15. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente: - gerar um sinal de ganho com base, pelo menos em parte, em um sinal de diferença de tensão de CC em um enlace de CC; e - calcular a corrente de referência de ponto neutro com base, pelo menos em parte, na corrente de ponto neutro máxima, na corrente de ponto neutro máxima, na corrente de ponto neutro original e no sinal de ganho.

16. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente: - calcular uma corrente de ponto neutro original que flui a partir de um ponto neutro de CC, ou para o mesmo, com base, pelo menos em parte, em sinais de tensão máxima, média e mínima instantânea, em sinais de corrente instantânea correspondente aos sinais de tensão máxima, média e mínima; e - gerar a corrente de referência de ponto neutro com o uso seletivo da corrente de ponto neutro original de acordo com pelo menos um padrão de corrente desejado presente no ponto neutro do enlace de CC.

17. SISTEMA DE CONVERSÃO DE POTÊNCIA, caracterizado pelo fato de que compreende: - um enlace de corrente contínua (CC) que compreende pelo menos uma primeira parte de CC e uma segunda parte de CC; - pelo menos um conversor de potência de múltiplos níveis acoplado ao enlace de CC; e - um controlador acoplado ao pelo menos um conversor de potência de múltiplos níveis, sendo que o controlador compreende um módulo de injeção de tensão de modo comum (CMV) configurado para gerar um sinal de CMV para modificar pelo menos um comando de tensão para equilibrar tensões de CC na primeira parte de CC e na segunda parte de CC; - em que o módulo de injeção de CMV fornece pelo menos um dentre um sinal máximo e mínimo de limite de CMV para limitar a magnitude do sinal de CMV com base, pelo menos em parte, em um limite de CMV de três níveis.

18. SISTEMA DE CONVERSÃO DE POTÊNCIA, de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que o limite de CMV de três níveis é computado com base, pelo menos em parte, em uma tensão de faixa de portadora de três níveis.

19. SISTEMA DE CONVERSÃO DE POTÊNCIA, de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que o pelo menos um conversor de múltiplos níveis compreende um conversor de três níveis, um conversor de cinco níveis, um conversor de sete níveis e um conversor de n níveis ou uma combinação dos mesmos.

20. SISTEMA DE CONVERSÃO DE POTÊNCIA, de acordo com a reivindicação 19, caracterizado pelo fato de que um limite de CMV para o conversor de três níveis, o conversor de cinco níveis, o conversor de sete níveis e o conversor de n níveis é computado com base no limite de CMV de três níveis.