BR112012031439B1 - Topologia de circuito para uma conexão de fase de um inversor com uma ponte de circuito e método para produzir uma tensão de saída de fase de um inversor através de um circuitode ponte - Google Patents

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Abstract

topologia de circuito para uma conexão de fase de um inversor com uma ponte de circuito e método para produzir uma tensão de saída de fase de um inversor através de um circuito de ponte a presente invenção refere-se a uma topologia de circuito para uma conexão de fase de um inversor com uma ponte de circuito, cuja saída de ponte pode ser conectada através de uma de pelo menos duas metades de meia ponte superior e inferior compreendendo primeiros interruptores de potência conectados em série, com pelo menos um potencial limite superior e um potencial limite inferior, assim como através de respectivamente um diodo e um primeiro interruptor de potência, conectado em série com este, das metades de meia ponte superior e inferior com um potencial médio localizado entre o potencial limite superior e o potencial limite inferior, caracterizada pelo fato de que as metades de meia ponte, superior e inferior, compreendem cada uma um segundo interruptor de potência adicional, o qual é conectado em paralelo com a conexão em série dos primeiros interruptores de potência, assim como a um processo para produção de uma tensão de saída de fase de um inversor com uma tal topologia de circuito.

Description

“TOPOLOGIA DE CIRCUITO PARA UMA CONEXÃO DE FASE DE UM INVERSOR COM UMA PONTE DE CIRCUITO E MÉTODO PARA PRODUZIR UMA TENSÃO DE SAÍDA DE FASE DE UM INVERSOR ATRAVÉS DE UM CIRCUITO DE PONTE
Campo da invenção [0001] A presente invenção refere-se a uma topologia de circuito para uma conexão em fase de um inversor com um circuito de ponte, cuja saída de ponte pode ser conectada através de uma das pelo menos duas metades de meia-ponte, inferior e superior compreendendo primeiros interruptores de potencial conectados em série, com pelo menos um limite de potencial superior e um inferior, assim como através de um respectivo diodo e um primeiro conector de potencial conectado em série com o mesmo das metades de meia ponte superior e inferior, com um determinado potencial médio entre o potencial limite superior e o potencial limite inferior, assim como um processo para produzir uma tensão de saída de fase de um inversor com uma tal topologia de circuito.
Antecedentes da invenção [0002] Inversores de corrente servem para transformar uma tensão contínua elétrica em uma tensão alternada de uma ou mais fases. Eles são utilizados, por exemplo, no campo de energia fotovoltaica, onde é transformada, através de células solares, uma tensão contínua em uma tensão alternada para a rede de energia pública.
[0003] Um outro campo de aplicação para inversores é a operação de motores elétricos, particularmente de máquinas assíncronas, sendo que o inversor é utilizado como componente do chamado inversor de frequência, o qual transforma uma tensão alternada de rede em uma tensão alternada de operação
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2/12 de frequência e amplitude mais altas. Atualmente, quase todos os inversores de frequência são realizados como inversores de tensão constante de circuito intermediário. Para isso, a tensão de entrada do lado da rede é transformada com ajuda de uma retificador em uma tensão contínua, a qual é alisada com ajuda de condensadores.
[0004] Existem uma pluralidade de topologias de circuitos, com ajuda das quais pode-se produzir uma tensão alternada a partir de uma tensão contínua, sendo que essencialmente não
importa se tratasse de uma tensão contínua original, por
exemplo, a partir de um módulo solar ou de uma tensão de
circuito intermediário retificada de um inversor de
frequência.
[0005] Comum a todas essas topologias de circuito é o
princípio de que por meio de uma abertura e um fechamento
sincronizado de interruptores de potencial eletrônicos, a saída do inversor é conectada com diferentes potenciais e dessa forma é produzida uma tensão alternada de frequência desejada.
[0006] Um parâmetro importante para a caracterização da qualidade de inversores é sua assim chamada taxa de eficiência. Com ela é dada a proporção de potência gerada ou potência líquida em relação à potência fornecida, a qual deve ser a mais alta possível.
[0007] Um fator essencial para a limitação da taxa de eficiência possível de alcançar encontra-se nas perdas que acontecem nos elementos construtivos utilizados, particularmente nos interruptores de potência eletrônicos. Nesse sentido, nesses interruptores jogam um papel dois mecanismos de perdas relevantes, os quais são influenciados
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3/12 por uma pluralidade de fatores, dos quais se mencionam a continuação somente os mais importantes.
[0008] As perdas de comutação são o primeiro mecanismo de perda, as quais ocorrem no momento de abertura e fechamento do interruptor. Estas aumentam proporcionalmente, em geral em todos os interruptores de potencial, com a frequência de comutação. Para uma frequência de comutação determinada, tais interruptores, os quais apresentam uma alta rigidez dielétrica, e que também são apropriados para comutação de tensões mais altas, produzem claramente grandes perdas de comutação como interruptores com rigidez dielétrica mais baixa.
[0009] As perdas de condutividade são o segundo importante mecanismo de perda, as quais ocorrem no estado de condução do interruptor. As mesmas são proporcionais à queda de tensão, denominada como tensão de saturação, sobre o interruptor no estado condutivo. Essa tensão de saturação aumenta somente em uma muito pequena quantidade com a rigidez dielétrica do interruptor e depende, além da rigidez dielétrica do interruptor, ainda de outros fatores, de modo que as perdas de condutividade devem ser vistas, em relação à rigidez dielétrica do interruptor, somente como dependentes condicionalmente.
[0010] Como ambos esses mecanismos de perdas possuem diferentes pesos em diferentes topologias de conexão, os fabricantes oferecem o interruptor semicondutor utilizado para esses propósitos, como por exemplo, os componentes correspondentes de MOSFETs ou IGBTs com diferentes propriedades. Assim existem, para um interruptor, aqueles que são otimizados para alcançar perdas de comutação pequenas e
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4/12 para isso possuem uma tensão de saturação aproximadamente alta e, por outro lado, também aqueles que são otimizados para alcançar uma tensão de saturação baixa e por isso apresentam aproximadamente altas perdas de comutação.
[0011] Uma topologia de circuito padronizada utilizada é a meia ponte de 2 níveis mostrada na figura 2, a qual consiste de dois interruptores de potência S1, S4 por fase; representa-se aqui, como também nos outros exemplos, respectivamente, somente uma fase. Para essa topologia, a saída de ponte BA é conectada alternadamente com o potencial de tensão contínua U_ZK+ através do interruptor S1, e com o potencial de tensão contínua U_ZK- através do interruptor S4. Para a conexão sobre toda a variação de tensão utilizam-se como interruptores S1, S4 somente aqueles concretização alta rigidez dielétrica e ocorrem para dada frequência perdas de comutação relativamente grandes. Em geral pode-se dizer que, em aplicações típicas de inversores, as perdas de comutação são dominantes.
[0012] Uma outra topologia de circuito conhecida é a topologia de múltiplos níveis, cuja realização mais simples e comum é a topologia de 3 níveis Neutralpoint Point Clamped mostrada na figura 3. Esta topologia de 3 níveis consiste de 4 interruptores de potência S1, S2, S3 S4 por fase e dois diodos D1, D2. Como as oscilações de tensão na comutação de um único interruptor correspondem aqui sempre a somente metade da oscilação de tensão total U_ZK+-U_ZK-, podem ser utilizados interruptores que, em comparação com a topologia de meias pontes de 2 níveis descrita anteriormente, podem apresentar para a mesma oscilação de tensão total somente metade da rigidez dielétrica. Como esses interruptores de
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5/12 potencial, como inicialmente explicado, provocam em geral, para uma dada frequência, perdas de comutação claramente menores como interruptores a prova de tensão, as perdas de comutação totais dessa topologia de circuito são também menores que aquelas da topologia de meias pontes de 2 níveis. Ao contrário destes, no estado condutivo do interruptor de potência a cada momento são atravessados por corrente, pelo menos, dois semicondutores e, de fato, ou dois interruptores de potência, por exemplo, os interruptores S1 e S2, ou um interruptor de potência e um diodo, por exemplo, o interruptor S2 e o diodo D1. Dessa forma, para esta topologia as perdas de fluxo são maiores que para uma topologia de dois níveis. Em geral é possível dizer que, em aplicações de corrente alternada e inversores na topologia de 3 níveis, são dominantes as perdas de condutividade.
[0013] Para a mesma potência de perda, a topologia de múltiplos níveis permite a operação para frequências de comutação mais altas que a topologia de 2 níveis, o que tem imediatamente várias vantagens. Assim podem ser usados componentes passivos menores e mais baratos, os quais novamente ocupam um espaço muito menor, por outro lado podese também conseguir uma ondulação menor da tensão de saída. Devido a esses fatores, apesar da limitação mencionada do grau de eficiência através das perdas de condutividade, as topologias de múltiplos níveis são utilizadas cada vez mais frequentemente.
Sumário da invenção [0014] Na topologia de comutação conforme a presente invenção, as perdas de condutividade em topologias de múltiplos níveis são reduzidas claramente em comparação com
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6/12 os estado da técnica conhecido. A nova topologia de acordo com a presente invenção é utilizável tanto para a configuração de 3 níveis descrita como também para as topologias de múltiplos níveis de ordem maior e eleva consideravelmente seu grau de eficiência.
[0015] Conforme a presente invenção consegue-se isto pelo fato de que as metades inferior e superior de meias pontes compreendem, cada uma, outro segundo interruptor de potência, o qual é conectado em paralelo ao circuito em série do primeiro interruptor de potência.
[0016] Em topologias de múltiplos níveis de ordem mais alta, a ponte de comutação compreende outro primeiro interruptor de potência e diodos, por meio dos quais a saída de ponte pode ser conectada com outros potenciais intermediários, entre o potencial médio e os potenciais limites superior e inferior.
[0017] Uma outra redução das perdas da comutação e assim um aumento do grau de eficiência do inversor de corrente é conseguida pelo fato de que os primeiros interruptores de potência conectados em série são projetados para obter as menores perdas de comutação possíveis e de que os respectivos segundo interruptores de potência conectados em paralelo à conexão em série dos primeiros interruptores de potência são projetados para se conseguir as menores tensão de saturação possíveis.
[0018] Particularmente preferido é utilizar a topologia de circuito de acordo com a presente invenção para a realização do processo, de acordo com a presente invenção, conforme a reivindicação de patente 4.
Breve descrição das figuras
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7/12 [0019] Outras concretizações e configurações vantajosas da tipologia de circuito de acordo com a presente invenção, assim como do processo de acordo com a presente invenção, resultam das respectivas reivindicações dependentes e são explicadas com auxilio das figuras, nas quais:
[0020] A figura 1 apresenta um diagrama em bloco de uma topologia de circuito de acordo com a presente invenção, em uma concretização como topologia de 3 níveis em dois diferentes momentos de comutação a) e b) no fechamento da metade superior de meia ponte, assim como em dois momentos diferentes de comutação c) e d) na abertura da metade superior da meia ponte;
[0021] A figura 2 é um diagrama em bloco de uma meia ponte de 2 níveis conforme o estado da técnica;
[0022] A figura 3 é um diagrama em bloco de uma topologia de 3 níveis conforme o estado da técnica em dois momentos de tempo de comutação diferentes a) no fechamento e b) na abertura da metade superior da meai ponte; e [0023] A figura 4 é uma representação da relação entre a tensão de fase, a tensão na saída de ponte e a relação PWM entrada-saída na topologia da figura 3.
Descrição detalhada da invenção [0024] Para explicar a função da topologia de circuito de acordo com a presente invenção e das vantagens conseguidas com ela, será explicada primeiramente mais uma vez, com ajuda das figuras 3a e 3b, a função da ponte de 3 níveis “Neutral Point Clamped convencional. Sem que isto represente uma restrição da utilização em um inversor de frequência, visando uma melhor diferenciação, a continuação a tensão contínua de entrada do circuito em ponte, como é usual em uma aplicação
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8/12 deste tipo, será denominada como tensão de circuito intermediário. É suficiente para a seguinte explanação considerar um único contato de comutação, ou seja, a abertura e o fechamento de uma metade de meia ponte. No exemplo a continuação, o potencial da tensão de fase ou rede U_Ph senoidal que se encontra em um filtro, formado através de uma bobina de choque L e um condensador C, com a fase de conexão PA conectada com a saída de ponte BA, deve se encontrar sempre acima do potencial médio, ou dito de outra forma, da metade de tensão de circuito intermediário U_ZK/2. Assim comutam na ponte de 3 níveis somente ambos os interruptores superiores S1 e S2. Usualmente, na saída BA da ponte é fornecido um sinal com largura de pulso modulada ou PWM. A proporção de largura de pulso, também a proporção entre o tempo “em tempo (“An-Zeit) , no qual a tensão de circuito intermediário superior U_ZK+ encontra-se na saída BA, e fora de tempo (“Aus-Zeit), no qual a metade de tensão de circuito intermediário U_ZK/2 encontra-se na saída BA, é aproximadamente proporcional à tensão de fase momentânea U_Ph.
[0025] A figura 4 mostra, de modo exemplificativo, na metade de onda senoidal superior, como a proporção PWM muda com a tensão de fase U_Ph. No momento de tempo A, no qual a tensão de fase está somente pouco acima da metade de tensão de circuito intermediário U_ZK/2, o tempo “em tempo é claramente mais curto que o tempo “fora de tempo, no momento de tempo B, no qual a tensão de fase alcança seu máximo, inverte-se essa proporção. Para utilização em inversores de corrente alternada e aplicações semelhantes, encontra-e ademais a corrente de fase I_Ph, em caso ideal, em fase com a
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9/12 tensão de fase U_Ph.
[0026] O interruptor S2 está fechado, portanto conduzindo, durante todo o intervalo de tempo, no qual a tensão de fase U_KZ é maior que metade da tensão de circuito intermediário U_KZ/2. Como se mostra na figura 3a, a qual mostra o início do tempo “em tempo do período PWM, fecha-se o interruptor S1 e a tensão de saída na saída de ponte BA corresponde a U_ZK+. Através do fechamento do interruptor S1 aparece a perda de comutação de ligação PSchalt_ein. Em estado fechado, a corrente de fase I_Ph flui por ambos os interruptores S1 e S2. Para isso diminui a tensão de saturação em S1 e S2 respectivamente, para a qual se assume aqui um valor típico de 0,5 Volt, com propósito de um cálculo exemplificativo, assim como para o diodo D1.
[0027] Na figura 3b, a qual mostra o momento de tempo após a expiração do tempo em tempo do período PWM, abre-se o interruptor S1 novamente. Tem-se a perda de comutação de desconexão PSschalt_aus. Finalmente, a corrente I_Ph flui pelo diodo D1 e o interruptor S2, sendo que em ambos os elementos construtivos, respectivamente, tem-se a tensão de saturação Usat. A soma das perdas resulta das perdas de comutação PSchalt_ein e PSchalt_aus e da tensão de saturação Usat multiplicada pela corrente de fase I_Ph. Assumindo-se, para o presente exemplo de cálculo, uma corrente efetiva de I_Ph = 100 Ampére, então obtém-se em uma aproximação grosseira durante o tempo em tempo, devido à tensão de saturação adotada de Usat_= 1,5 Volt, uma potência de perda de condutividade de P_DV = 100A * 1,5 V * 2 = 300 Watt.
[0028] As figuras 1 a) até d) mostram a função do circuito de acordo com a presente invenção. Também aqui, como no
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10/12 exemplo dado anteriormente, considera-se somente um contato de conexão, ou seja, a abertura e o fechamento de uma metade de meia ponte. Durante esse intervalo de tempo, o potencial da tensão de rede ou de fase U_Ph senoidal se encontra sempre acima do potencial médio U_UK/2 da metade da tensão do circuito intermediário, e o interruptor S2 está fechado durante todo o intervalo de tempo. Como pode ser observado, na figura a) , o interruptor S1 fecha no início do tempo “em tempo, e a tensão de saída na saída de ponte corresponde a U_KZ+. Através do fechamento aparece a perda de comutação de ligação PSchalt_ein. Em estado fechado, a corrente I_Ph flui primeiro por ambos os interruptores S1 e S2. Em comparação com todo o tempo de em tempo, após um tempo de retraso muito curto, como representado na figura 1 b), fecha adicionalmente o interruptor S5 em circuito paralelo de S1 e S2. No interruptor S5 tem-se imediatamente antes da ação de ligar somente uma tensão muito baixa, a saber a soma das tensões de saturação dos interruptores S 1 e S2, também com os valores utilizados no exemplo aqui representado, uma tensão de 3 Volt, de modo que na conexão do interruptor S5 não aparecem perdas de comutação relevantes. A corrente I_Ph lfui depois principalmente pelo interruptor S5, cuja tensão de saturação Usat_5 é prevista, a modo de exemplo, com 2 Volt.
[0029] Pouco antes do tempo próprio (Ein_Zeit) o interruptor S5 abre novamente, como representado na figura 1 c) . Como após abertura do interruptor S5, a corrente de fase I_Ph é conduzida novamente através do circuito em série dos interruptores S1 e S2 fechados ainda, tem-se então também somente uma baixa tensão em S5, de modo que também no
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11/12 processo de desconexão não ocorrem perdas de comutação relevantes. Pouco antes do interruptor S5 abre também o interruptor S1 no fim do tempo próprio e finalmente flui a corrente de fase I_Ph pelo diodo D1 e o interruptor S2, como é mostrado na figura 1 d). No desligamento do interruptor S1 aparece a perda de comutação de desconexão PSchalt_aus.
[0030] Com a corrente efetiva, assumida como exemplo, de I_Ph = 100 A, obtém-se em aproximação grosseira, durante o tempo “em tempo, uma potência de perda de condutividade de P_DV = 100 A* 2V*1 = 200 Watt devido à tensão de saturação considerada do interruptor S5 de Usat_5 = 2 Volt.
[0031] As perdas de comutação que ocorrem em este novo circuito são idênticas àquelas descritas anteriormente para a topologia de 3 níveis convencional. Por meio da utilização do mencionado interruptor de entrada da característica de que para estes as perdas de comutação são reduzidas à custa de uma tensão de saturação mais alta, essa perdas podem incluso serem mais diminuídas para o circuito em série de S1 e S2. A desvantagem da tensão de saturação mais alta desses interruptores S1 e S2 atua não negativamente devido à corrente que essencialmente flui através do interruptor paralelo S5. O interruptor paralelo S5 novamente tem de modo ideal a característica exata oposta, a saber, uma tensão de saturação o mais baixa possível sem consideração de suas possíveis perdas de condutividade, as quais não têm um papel no novo circuito.
[0032] As perdas de condutividade devido à tensão de saturação, as quais são dominantes em topologia de múltiplos níveis para frequências baixas e medias, podem ser claramente diminuídas com o novo tipo de topologia durante o tempo em
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12/12 tempo PWM. Como as perdas através da tensão de saturação são proporcionais à corrente, a corrente em muitas aplicações típicas está aproximadamente na mesma fase em relação à tensão, e para altas tensões o tempo PWM em tempo é grande em comparação ao tempo PWM fora de tempo, este novo circuito reduz as perdas de condutividade totais de modo significativo.

Claims (8)

  1. REIVINDICAÇÕES
    1. Topologia de circuito para uma conexão de fase de um inversor com uma ponte de circuito, compreendendo:
    - um circuito de ponte tendo meias ponte inferior e superior e segmentos de ponte inferior e superior associados, respectivamente, com as meias ponte inferior e superior, sendo que cada meia ponte tem um interruptor externo (S1; S4) e um interruptor interno (S2; S3) conectado em série, sendo que cada segmento de ponte tem um diodo (D1, D2) e o interruptor interno (S2; S3) da meia ponte associado conectado em série;
    - o circuito de ponte tendo saída (BA) conectada respectivamente a potenciais superior (U_ZK+) e inferior (U_ZK-) através dos interruptores externos (S1; S4) das meias ponte inferior e superior, a saída do circuito de ponte conectado adicionalmente a um potencial médio (U_ZK/2) aplicado entre o potencial superior (U_ZK+) e o potencial inferior (U_ZK-) através de cada um dos segmentos de ponte inferior e superior;
    - cada uma das meias pontes inferior e superior tem ainda um interruptor paralelo (S5; S6), caracterizado pelo fato de o interruptor paralelo (S5; S6) de cada meia ponte estar conectado em paralelo com a conexão em série dos interruptores externo (S1; S4) e interno (S2; S3) da meia ponte;
    sendo que os interruptores externo (S1; S4) e interno (S2; S3) de cada meia ponte são configurados para produzir perdas de comutação relativamente pequenas do que o interruptor paralelo (S5; S6) da meia ponte;
    sendo que o interruptor paralelo (S5; S6) de cada meia ponte
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  2. 2/4 é configurado para produzir perdas de condutividade relativamente pequenas do que os interruptores externo (S1; S4) e interno (S2; S3) da meia ponte;
    - a saída (BA) da ponte de circuito sendo ainda respectivamente conectada aos potenciais superior (U_ZK+) e inferior (U_ZK-) através dos interruptores paralelos (S5; S6) das meias pontes inferior e superior;
    sendo que o interruptor paralelo (S5; S6) de cada meia ponte é controlado para abrir ou fechar enquanto os interruptores externo (S1; S4) e interno (S2; S3) da meia ponte estão fechados;
    sendo que o interruptor externo (S1; S4) de cada meia ponte é controlado para abrir após o interruptor paralelo (S5; S6) da meia ponte ter sido aberto e enquanto o interruptor interno (S2; S3) da meia ponte está fechado e o interruptor externo (S1; S4) de cada meia ponte é controlado para fechar antes do interruptor paralelo (S5; S6) da meia ponte ter sido fechado e enquanto o interruptor interno (S2; S3) da meia ponte está fechado.
    2. Topologia de circuito, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de os interruptores externo (S1; S4) e interno (S2; S3) das meias pontes inferior e superior serem MOSFETs.
  3. 3. Topologia de circuito, de acordo com a reivindicação 2, caracterizada pelo fato de os interruptores paralelos (S5; S6) das meias pontes inferior e superior serem IGBTs.
  4. 4. Topologia de circuito, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de os interruptores paralelos (S5; S6) das meias pontes inferior e superior serem IGBTs.
  5. 5. Método para produzir uma tensão de saída de fase de um
    Petição 870190085752, de 02/09/2019, pág. 18/25
    3/4 inversor através de um circuito de ponte, tendo meias pontes inferior e superior e segmentos de ponte inferior e superior associados, respectivamente, com as meias pontes inferior e superior, cada meia ponte tendo um interruptor externo (S1; S4) e um interruptor interno (S2; S3) conectado em série, cada segmento de ponte tendo um diodo (D1, D2) e o interruptor interno (S2; S3) da meia ponte associado conectado em série, uma saída (BA) do circuito da ponte conectada, respectivamente, a potenciais superior (U_ZK+) e inferior (U_ZK-) através dos interruptores externos (S1; S4) e conectada adicionalmente a um potencial médio (U_ZK/2) aplicado entre o potencial superior (U_ZK+) e o potencial inferior (U_ZK-) através de cada um dos segmentos de ponte, cada uma das meias pontes inferior e superior tendo ainda um interruptor paralelo (S5; S6), o interruptor paralelo (S5; S6) de cada meia ponte estando conectado em paralelo com a conexão em série dos interruptores externo (S1; S4) e interno (S2; S3) da meia ponte, os interruptores externo (S1; S4) e interno (S2; S3) de cada meia ponte sendo configurados para produzir perdas de comutação relativamente pequenas do que o interruptor paralelo (S5; S6) da meia ponte, o interruptor paralelo (S5; S6) de cada meia ponte sendo configurado para produzir perdas de condutividade relativamente pequenas do que os interruptores externo (S1; S4) e interno (S2; S3) da meia ponte e a saída (BA) da ponte de circuito sendo ainda, respectivamente, conectada aos potenciais superior (U_ZK+) e inferior (U_ZK-) através dos interruptores paralelos (S5; S6), sendo o método, caracterizado pelo fato de compreender: - iniciar uma sequência de um ciclo de comutação durante um intervalo de tempo em cujo início e fim do interruptor
    Petição 870190085752, de 02/09/2019, pág. 19/25
    4/4 interno (S2) da meia ponte superior é fechado e todos os outros interruptores são abertos com a saída de ponte (BA) sendo conectada ao potencial médio (U_ZK/2) através do segmento de ponte superior através do diodo (D1) do segmento de ponte superior e do interruptor interno (S2) da meia ponte
    superior; - fechar o interruptor externo (S1) da meia ponte superior enquanto o interruptor paralelo (S5) da meia ponte superior é aberto e o interruptor interno (S2) da meia ponte superior é fechado; - fechar o interruptor paralelo (S5) da meia ponte superior
    enquanto os interruptores externo (S1) e interno (S2) da meia ponte superior estão fechados após um atraso de tempo que é uma fração do período do ciclo de comutação;
    - abrir o interruptor paralelo (S5) da meia ponte superior enquanto os interruptores externo (S1) e interno (S2) da meia ponte superior estão fechados pouco antes do fim do ciclo de
    comutação; e - abrir o interruptor externo (S1) da meia ponte superior enquanto o interruptor paralelo (S5) da meia ponte superior é aberto e o interruptor interno S2) da meia ponte superior é fechado após um atraso de tempo que é uma fração do período
    do ciclo de comutação.
  6. 6. Método, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de os interruptores externo (S1; S4) e interno (S2; S3) serem MOSFETs.
  7. 7. Método, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de os interruptores paralelos (S5; S6) serem IGBTs.
  8. 8. Método, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de os interruptores paralelos (S5; S6) serem IGBTs.
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Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2590312A1 (en) * 2011-11-04 2013-05-08 Alstom Technology Ltd Voltage source converter (VSC) with neutral-point-clamped (NPC) topology and method for operating such voltage source converter
EP2728734A1 (en) * 2012-11-02 2014-05-07 ABB Oy A three-level neutral-point-clamped inverter
US9941813B2 (en) 2013-03-14 2018-04-10 Solaredge Technologies Ltd. High frequency multi-level inverter
US9318974B2 (en) * 2014-03-26 2016-04-19 Solaredge Technologies Ltd. Multi-level inverter with flying capacitor topology
WO2016091299A1 (de) 2014-12-10 2016-06-16 Siemens Aktiengesellschaft Hocheffizienter stromrichter für einphasige systeme
WO2016146171A1 (de) * 2015-03-17 2016-09-22 Siemens Aktiengesellschaft Hocheffizienter stromrichter für einphasige systeme
JP6613883B2 (ja) * 2015-12-25 2019-12-04 富士電機株式会社 3レベル電力変換回路
CN107888100B (zh) 2016-09-30 2019-12-20 维谛技术有限公司 一种逆变器、控制逆变器的方法及控制装置
DE102016222001A1 (de) * 2016-11-09 2018-05-09 Vincotech Gmbh Aktives drei-pegel-npc-wandlermodul
CN109104098B (zh) 2017-06-21 2020-02-21 华为技术有限公司 变流器及其驱动方法
CN109391166B (zh) * 2017-08-11 2020-07-28 华为数字技术(苏州)有限公司 一种变换电路、控制方法和供电设备
CN108123605B (zh) * 2018-01-31 2020-06-26 华为技术有限公司 电源变换电路的控制方法以及相关电源变换电路
CN109742968B (zh) * 2019-01-31 2020-12-04 上海交通大学 二极管箝位混合三电平双有源全桥变流器及其控制方法
CN112600428B (zh) * 2020-07-30 2021-09-24 青岛大学 有源箝位交错不对称反激式直流变换器
US11468958B1 (en) * 2021-06-11 2022-10-11 Winbond Electronics Corp. Shift register circuit and a method for controlling a shift register circuit

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000012780A (ja) * 1998-06-26 2000-01-14 Toshiba Corp 半導体スナバ装置及び半導体装置
JP2002247862A (ja) * 2001-02-20 2002-08-30 Hitachi Ltd 電力変換装置
JP2008193779A (ja) * 2007-02-02 2008-08-21 Fuji Electric Systems Co Ltd 半導体モジュール
US7741883B2 (en) * 2008-05-21 2010-06-22 Honeywell International Inc. Method of switching and switching device for solid state power controller applications
US8144490B2 (en) * 2009-11-10 2012-03-27 General Electric Company Operation of a three level converter
JP2012060735A (ja) * 2010-09-07 2012-03-22 Sharp Corp マルチレベルインバータ

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