BR112020026627A2

BR112020026627A2 - Inversor de rastreamento de utilização de energia monofásica

Info

Publication number: BR112020026627A2
Application number: BR112020026627-2A
Authority: BR
Inventors: Geoffrey Wen-Tai Shuy
Original assignee: Lt Lighting (Taiwan) Corporation
Priority date: 2018-06-29
Filing date: 2019-05-01
Publication date: 2021-03-30
Also published as: US20180375335A1; IL279492A; EP3815235A1; PH12020552200A1; KR102658388B1; CN112368930A; AU2019292002B2; TW202002496A; JP2021528949A; MX2020014238A; CO2021000829A2; US10516271B2; TWI697191B; EP3815235A4; IL279492B; ZA202100248B; WO2020005385A1; JP7252989B2; CN112368930B; CA3104032A1

Abstract

trata-se de um inversor monofásico de rastreador de utilização de energia (eut) que compreende dois módulos de conversão cc/ca. em qualquer momento, os dois módulos combinados podem extrair e converter sequencialmente a maior parte da força fornecida por uma fonte de energia de cc em dois trens de força (tensão) de ca. o primeiro trem de força (tensão) de ca se adéqua à convenção de rede elétrica; enquanto o segundo trem de força de ca tem uma diferença de fase de 90 graus ao par de linhas de força específico. de acordo com o princípio descrito no presente documento, esse inversor de eut monofásico compreende, ainda, um ajustador de fase para ajustar a fase do segundo trem de força (tensão) de ca em 90 graus para se tornar síncrono ao primeiro trem de força de ca; sendo que ambos os trens de força de ca são, então, adequados para entregar na mesma linha de força.

Description

“INVERSOR DE RASTREAMENTO DE UTILIZAÇÃO DE ENERGIA MONOFÁSICA” FUNDAMENTOS

[001]Um sistema de rede elétrica de CA (também referida como “rede elétrica de CA”, “rede elétrica”, ou simplesmente “rede”) é um sistema de força tendo pelo menos um par de linhas de força para entregar a eletricidade produzida em uma ou mais usinas de energia potencialmente distribuídas a consumidores distribuídos que tenham cargas conectadas em paralelo às linhas de força. No presente documento, essas cargas serão coletivamente referidas como “a carga” ou “a carga de rede”.

[002]É obrigatório que qualquer eletricidade entregue nas linhas força da rede se adéquem à “convenção de rede elétrica”. De acordo com a convenção de rede elétrica, a energia entregue à rede elétrica deve estar sob a forma de um trem de tensão de Corrente Alternada (CA) que oscila sinusoidalmente. De acordo com a con- venção de rede elétrica, o trem de força de CA para cada par de linhas de força deve ter uma tensão de pico fixa específica, ter uma frequência fixa específica, e ser sin- cronizada com uma diferença de fase fixa específica entre as linhas de força no par de linhas de força.

[003]Um conversor de CC/CA monofásico conectado à rede é um conversor que pode converter eletricidade de Corrente Contínua (CC) em força de CA que se adéqua à convenção de rede elétrica em relação a um par específico de linhas de força das linhas de força da rede, e que fornece essa força de CA ao par específico de linhas de força. Esse conversor de CC/CA é referido como o inversor de conexão de rede elétrica, ou é referido no presente documento como “o conversor de CC/CA monofásico”. O par específico de linhas de força que é conectado ao conversor de CC/CA monofásico é referido no presente documento como o “par de linhas de força”.

[004]Uma estação de energia elétrica fotovoltaica (PV) converte energia solar para gerar energia elétrica de CC. A energia de CC gerada é, então, convertida em um trem de força de CA pelos conversores de CC/CA monofásicos para entrega atra- vés do par de linhas de força, e para consumo por parte da carga. Esse trem de força de CA se encontra sob a forma de um trem de tensão sinusoidal que oscila no domínio de tempo; e que se adéqua à convenção de rede elétrica. A estação de energia elétrica de PV é denominada no presente documento como a “estação de PV”.

[005]A matéria reivindicada no presente documento não se limita às modali- dades que solucionam quaisquer desvantagens ou que operam apenas em ambientes tais como aqueles descritos anteriormente. De preferência, esses antecedentes são fornecidos apenas para ilustrar uma área tecnológica exemplificadora onde algumas modalidades descritas no presente documento podem ser praticadas.

BREVE SUMÁRIO

[006]As modalidades descritas no presente documento referem-se a um dis- positivo que inclui um inversor monofásico que usa um ajustador de fase e dois mó- dulos de conversão CC/CA. De acordo com os princípios descritos no presente docu- mento, o inversor monofásico compreende um primeiro módulo de conversão CC/CA para extrair e converter a energia em uma fonte de CC para produzir um primeiro trem de força de CA sinusoidal que se adéqua à convenção de rede elétrica e é sincroni- zado com um par de linhas de força da rede. Esse inversor monofásico compreende, ainda, um segundo módulo de conversão CC/CA para extrair e converter pelo menos parte da força de CC restante, referida no presente documento como a força comple- mentar (ou excedente); produzir um segundo trem de força de CA sinusoidal que se adéqua à convenção de rede elétrica, exceto pelo fato de que esse segundo trem de força de CA sinusoidal está 90 graus fora de fase em relação ao par de linhas de força.

Nota-se que esses dois dispositivos de conversão extraem sua energia sem sobrepo- sição no domínio de tempo (por exemplo, sequencialmente). Essa força excedente seria tipicamente perdida como calor.

[007]De acordo com pelo menos algumas modalidades descritas no presente documento, o conversor monofásico compreende, ainda, o ajustador de fase que ajusta a fase do segundo trem de tensão de CA sinusoidal em 90 graus. Então, o segundo trem de força de CA sinusoidal se torna sincronizado em fase com o primeiro trem de força de CA sinusoidal, permitindo que ambos os trens de força de CA sinu- soidal estejam de acordo com a convenção de rede elétrica, e sejam sincronizados com o par de linhas de força da rede elétrica. Logo, ambos os trens de forma de CA podem ser proporcionados no par de linhas de força. De acordo com algumas moda- lidades descritas no presente documento, o dispositivo inclui três desses conversores de CC/CA monofásicos, um para cada par de linhas de força de uma rede elétrica trifásica.

[008]Este Sumário é fornecido para introduzir uma seleção de conceitos de forma simplificada, conceitos esses que serão descritos abaixo na Descrição Deta- lhada. Este Sumário não se destina a identificar recursos chave ou fundamentais da matéria reivindicada, nem é destinado a ser usado como um auxiliar na determinação do escopo da matéria reivindicada.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[009]A fim de descrever a maneira na qual essas e outras vantagens e recur- sos podem ser obtidos, uma descrição mais particular de várias modalidades será produzida com referência aos desenhos anexos. Entende-se que esses desenhos descrevem apenas modalidades amostrais e, portanto, não devem ser considerados como limitantes do escopo da invenção, as modalidades serão descritas e explicadas com especificidade e detalhes adicionais através do uso dos desenhos anexos em que:

[010]A Figura 1A descreve os métodos de uma sequência de geração de ener- gia solar para ilustrar e esclarecer os termos extração de energia, preparação, condi- cionamento, conversão de CC/CA e entrega de força de CA referidos no presente documento;

[011]A Figura 1B mostra simbolicamente um trem de tensão de CA varável (oscilante) em tempo sinusoidal representando que um sinal de CA (saída de conver- sor de CC/CA) é enviado através de um par de linhas de força específico de um sis- tema de rede elétrica;

[012]A Figura 2A mostra um circuito típico de um conversor amplificador de CC/CA, o dispositivo de extração/preparação (condicionamento) de energia monofá- sico descrito no presente documento;

[013]A Figura 2B mostra um circuito típico de um conversor abaixador de CC/CA, o dispositivo de extração/conversão de energia monofásico descrito no pre- sente documento;

[014]A Figura 2C mostra uma estrutura de ponte de interruptores que contro- lam a polaridade da saída de conversor abaixador de CC/CC; produzindo, assim, a saída de trem de tensão de CA resultante conforme descrito na Figura 1B;

[015]A Figura 2D descreve simbolicamente o trem de força de CA sinusoidal em pulsação de uma saída de força de inversor de CC/CA que é enviada na ponte de interruptores da Figura 2C;

[016]A Figura 3 descreve simbolicamente que o pulso de energia de CC seja condicionado pelo conversor abaixador em um ciclo de PWM; que é descrito como 3 regiões: a região I representa a energia extraída, a região II e a região III representam a região de energia excedente;

[017]A Figura 4A descreve os módulos de uma energia solar e as sequências de entrada/saída para as sequências de inversor de EUT monofásico de acordo com os princípios descritos no presente documento;

[018]As Figuras 4B e 4C descrevem esquematicamente a saída dos dois mó- dulos de conversão CC/CA, os dois estando 90 graus fora de fase pulsando os trens de força de CA sinusoidais que são enviados separadamente no controlador de duas polaridades, as pontes de interruptores de travamento fora de fase;

[019]A Figura 4D descreve esquematicamente os dois trens de força sendo proporcionados a uma respectiva estrutura de ponte fora de fase;

[020]As Figuras 4E e 4F descrevem esquematicamente as duas saídas das estruturas de ponte fora de fase; e

[021]As Figuras 4G e 4H descrevem esquematicamente os dois trens de força sincronizados finais dentro do qual um trem de potência é o resultado do retardo 405B pelo ajuste de fase. A porção de retardo é descrita na Figura 4I por uma linha trace- jada.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[022]As Publicações de Patente Norte-Americanas nos US 2016/0036232 e US 2017/0149250 A1 revelam uma constatação que conversores monofásicos con- vencionais podem apenas extrair e converter menos da metade da entrada de força de Corrente Contínua (CC). Essas publicações de patente ensinam que a fim de ex- trair eficientemente eletricidade de CC produzida para utilização de energia, as carac- terísticas do dispositivo de extração de energia devem ser correspondidas para extrair efetiva e eficientemente a energia elétrica de CC produzida.

[023]Adicionalmente, essas publicações de patente ensinam que os dispositi- vos relacionados também devem ser correspondidos para condicionar e/ou entregar a eletricidade extraída para utilização de energia eficiente. Ao invés de usar o dispo- sitivo de Rastreamento de Ponto de Força Máxima (MPPT) como um otimizador para estações de energia solar, as publicações de referência propõem usar um “rastreador de ponto de utilização de energia máxima” como o otimizador para estações de força; especialmente usinas de energia de PV. Esse otimizador será referido no presente documento como o “otimizador de MEUPT”.

[024]De acordo com as publicações de patente de referência, o otimizador de MEUPT é projetado para capturar o que chamamos de “energia excedente” ou “força excedente”, que definem como a energia elétrica (ou força, respectivamente) que é produzida, mas não extraída e/ou entregue à rede elétrica para utilização. Essa defi- nição de energia excedente (ou força excedente) também é usada no presente docu- mento. Essa força excedente tem uma diferença de fase de cerca de 90 graus a partir da rede elétrica de modo que a energia excedente não possa ser diretamente comer- cializada à rede elétrica. O otimizador de MEUPT também é projetado para armazenar temporariamente toda a energia excedente capturada dentro de um reservatório de energia; e, então, preparar e entregar essa energia elétrica à rede elétrica para utili- zação. Logo, pode-se aumentar a receita de vendas de eletricidade da estação de força de PV ao incorporar o otimizador de MEUPT.

[025]Diversas habilidades versadas na técnica podem ser empregadas na ex- tração de energia de CC, na preparação de energia, no condicionamento de energia, e na entrega de energia. Os princípios descritos no presente documento podem ser usados independentemente da fonte de energia de CC. Todavia, esta revelação usa um filamento de geração de energia solar como um exemplo da fonte de energia de CC para ilustrar e esclarecer os termos extração, preparação, condicionamento e en- trega de energia referidos no presente documento. Dito isso, os princípios descritos no presente documento não são limitados à extração, preparação, condicionamento e entrega no contexto de energia solar. Embora tenham diferentes significados físicos, os termos “energia” e “força” são intercambiáveis na técnica e intercambiáveis no pre- sente documento exceto onde indicado em contrário. Da mesma forma, os termos “trem de força de CA” e “trem de tensão de CA” são intercambiáveis no presente do- cumento exceto onde indicado em contrário.

[026]A Figura 1A mostra os componentes de uma sequência de geração de energia solar 10. A sequência começa no dispositivo de conversão de energia fotoe- létrica (filamentos solares PV) 101, que gera energia elétrica a partir de fotoenergia (por exemplo, energia solar) como a fonte de energia primária. Essa energia elétrica tem uma tensão variável em tempo que depende da nebulosidade, ângulo do sol,

eficiência das células PV, e muitos outros fatores. A energia elétrica é, então, prepa- rada e condicionada por um conversor amplificador de CC/CC 201 em uma fonte de energia de CC com uma tensão fixa. Ao adicionar um controlador de comutação de polaridade 224, o módulo de conversão de CC/CA 223 converte a força de CC de tensão fixa preparada em um trem de tensão de CA variável (oscilante) em tempo sinusoidal descrito na Figura 1B.

[027]Como um exemplo, o módulo de conversão de CC/CA 223 pode ser um módulo abaixador que é operado por um modulador de largura de pulso (PWM). O módulo abaixador assim operado também pode ser referido como um conversor de CC/CA. A Figura 2C ilustra um exemplo da estrutura de ponte 224. Conforme mos- trado, a estrutura de ponte 224 consiste em um conjunto de 4 interruptores (S1, S2, S3 e S4) que controlam o sincronismo e polaridade do trem de tensão de saída de CA desse conversor de CC/CA. No presente documento, a “CARGA” representa a carga examinando o transformador 225 a partir da estrutura de ponte 224. A combinação dos dispositivos 201 e 223 pode ser referida como “o extrator de PWM” no presente documento.

[028]O trem de força de tensão de CA produzido pela estrutura de ponte 224 se adéqua à convenção de rede elétrica. Referindo-se novamente à Figura 1A, o trem de força de CA é, então, carregado através de um transformador 225 para entregar a força a uma rede 300 que é conectada à carga de rede. A Figura 2A mostra um projeto de circuito típico exemplificador de um conversor amplificador de CC/CC 201 que pode regular a fonte de energia de CC de tensão variável a uma fonte de CC de tensão fixa.

A Figura 2B mostra um exemplo de um projeto de circuito de módulo abaixador ope- rado de PWM típico de um inversor de CC/CA monofásico 223 para converter a fonte de CC de tensão fixa em um trem de força de CA sinusoidal. A estrutura de ponte de comutação 224 (mostrada na Figura 2C) controla a polaridade e o sincronismo da saída desse conversor de CC/CA monofásico 223. O conversor de CC/CA monofásico

223 (ou o extrator de PWM ao combinar o conversor amplificador de CC/CC 201 e o conversor de CC/CA monofásico 223) também pode atuar como um módulo de extra- ção/conversão no módulo de inversão monofásico convencional do conversor de CC/CA trifásico convencional que é composto por 3 inversores monofásicos.

Seção Um: Revisão da conversão de CC/CA convencional

[029]Em geral, a tensão no ponto de produção de força máxima (MPPPV) em um filamento solar prático é variável em tempo e menor que a tensão de pico especí- fica da rede elétrica de CA. Um extrator de energia de amplificação de tensão é ne- cessário em estações de PV para extração e preparação de energia; o que condiciona a fonte de CC de tensão baixa variável em uma fonte de energia de CC de tensão alta fixa.

[030]A Figura 2A descreve um circuito amplificador de tensão de um módulo de amplificação de CC/CC 201 que consiste em um indutor L; um interruptor contro- lável Q regulado por um ajustador de fator operacional de controle de retroalimentação FCDFA (não mostrado); um diodo D; e um capacitor C. O interruptor Q é comutado em uma frequência alta (tipicamente cerca de 18 kHz em produtos comerciais) com um fator operacional ajustável. O ajustador de fator operacional de controle de retro- alimentação (FCDFA) regula o fator operacional ajustável de modo que esse módulo de amplificação de CC/CC 201 produza uma tensão de saída de CC substancialmente constante (v0). Em outras palavras, esse módulo de amplificação de CC/CC 201 mo- difica uma fonte de energia de CC com tensão variável em tempo em uma fonte de energia tendo uma tensão de CC fixa v0 (tipicamente, v0 = vpk, onde vpk é a tensão de pico da rede de CA) que é adequada para o dispositivo subsequente na sequência (isto é, o módulo de conversão de CC/CA 223 no caso da Figura 1A). Esse módulo de conversão de CC/CA subsequente converte a força de CC com uma tensão de pico específica em força de CA sob a forma de um trem de força sinusoidal que se adéqua à convenção de rede elétrica.

[031]Durante o período no qual o interruptor Q está ligado, o indutor projetado L extrai a energia a partir da unidade de entrada (no caso da Figura 1A, os filamentos solares de PV 101). De modo específico, o indutor L é carregado pela força de entrada dentro do período de tempo especificado por um fator operacional controlado por re- troalimentação do interruptor de PWM. Esse carregamento ocorre incitando a tensão vSW através do interruptor Q ascendentemente em direção à tensão de entrada vin até que a tensão vSW através do interruptor alcance um valor apropriado. Durante o perí- odo no qual o interruptor Q está desligado, a corrente flui a partir do indutor L através do diodo D para carregar o capacitor projetado C, produzindo, assim, uma tensão de estado estacionário igual à tensão de saída desejada (no invólucro de conexão de rede, v = v0 = vpk). Utilizando-se um controle de retroalimentação para ajustar o fator operacional do período ligado-desligado do interruptor Q de uma frequência de PWM fixa apropriadamente projetada, pode-se amplificar a tensão de saída a partir do vin à tensão de pico específica de rede elétrica de CA, v0 = vpk. Logo, esse circuito de am- plificação de tensão pode produzir uma tensão de pico adequada para saída ao mó- dulo de conversão de CC/CA subsequente. O circuito descrito anteriormente é deno- minado como “conversor amplificador de CC/CC” ou “conversor amplificador” na téc- nica.

[032]Conforme descrito anteriormente, o conversor amplificador é projetado para modificar uma fonte de CC de tensão variável em tempo (por exemplo, filamentos de PV) a uma fonte de CC tendo uma tensão substancialmente constante que pode ser igual ao valor de tensão de pico específico para a rede elétrica de CA. Nota-se que para evitar que a tensão de pico de suprimento decaia em um ciclo de CA de operação normal, uma capacitância adequada é projetada para o capacitor C do cir- cuito amplificador descrito na Figura 2A. Isto é, esse capacitor C serve para manter a tensão como sendo substancialmente constante através de um ciclo de CA. Um ca- pacitor que realiza essa função descrita é geralmente denominado como o capacitor de “ligação de CC” na técnica. A convenção de rede elétrica tolera muito pouca varia- ção de tensão através de uma ligação de CC. Portanto, um capacitor de ligação de CC não é projetado para armazenar grandes quantidades de energia excedente, e para fazê-lo requer-se um capacitor enorme (e, logo, caro) a fim de manter a variação de tensão tolerada da rede elétrica de CA.

[033]A Figura 2B descreve um módulo de conversão de CC/CA típico 223, que consiste em um indutor LL, um interruptor controlável QQ regulado por um ajustador de fator operacional DFA, um diodo DD e um capacitor CC de ligação de CC. O inter- ruptor QQ é comutado em uma frequência alta (tipicamente cerca de 18 kHz em pro- dutos comerciais) com um fator operacional ajustável. O interruptor QQ (que geral- mente é referido como “interruptor de PWM”) é regulado por um sinal de modulador de largura de pulso (PWM). O fator operacional desse interruptor de PWM é regulado pelo ajustador de fator operacional DFA, de modo que o trem de força de CA produzido desse módulo de conversão 223 se adéque à convenção de rede elétrica. O módulo de conversão de CC/CA 223 descrito é denominado como “conversor abaixador” na técnica. O conversor abaixador 223 associado ao DFA pode converter a fonte de ener- gia de CC com tensão de pico específica em um trem de força de CA sinusoidal. Esse trem de força de CA pulsante é enviado através de uma estrutura de ponte de comu- tação descrita na Figura 2C (que é um exemplo do controlador de polaridade/sincro- nismo 224 da Figura 1A); e, então, através do transformador (por exemplo, o transfor- mador 225 da Figura 1A) na rede (por exemplo, a rede 300 da Figura 1A). Conforme descrito, a estrutura de ponte de comutação atua como um controlador de polaridade e sincronismo.

[034]Conforme descrito na Figura 2C, quando os interruptores S1 e S2 esti- verem ambos ligados, e os interruptores S3 e S4 estiverem ambos desligados, uma tensão positiva é aplicada através da carga. De modo oposto, quando os interruptores S3 e S4 estiverem ambos ligados, e os interruptores S1 e S2 estiverem ambos desligados, uma tensão negativa é aplicada através da carga. Quando essa comuta- ção for controlada pelo regulador de sincronização (não mostrado na Figura 2C) que capta as transições de tensão positiva/negativa (ou cruzamento de tensão zero) na rede elétrica, essa estrutura de ponte 224 (combinada com o ajustador de fator ope- racional DFA) pode efetivamente controlar a polaridade e sincronismo de saída de um conversor de CC/CA monofásico.

[035]O regulador de sincronização pode regular de modo atempado o ajuste de fator operacional de PWM variável em tempo; de modo que uma forma de onda de força sinusoidal pura seja produzida que é representada por cos2(ωt+ɵ), com a fre- quência angular de CA exigida ω, com a tensão de pico de CA exigida vpk, e com sua fase ɵ síncrona ao par de linhas de força correspondente da rede. Quando incorpo- rado a uma entrada de CC de tensão fixa e à indutância parasítica e capacitância parasítica na rede, o indutor LL e o capacitor CC podem ser tornados menores ou até mesmo omitidos na prática. Na técnica, os termos “conversor” e “inversor” (e para tal questão, “conversão” e “inversão”) são intercambiáveis e, portanto, são intercambiá- veis no presente documento.

[036]O ajustador de fator operacional DFA ajusta o fator operacional como uma função de tempo de acordo com o projeto para ligar/desligar o interruptor QQ do conversor abaixador. Logo, com um circuito apropriadamente projetado e a tensão de pico preparada, esse módulo de conversão pode produzir o valor de tensão de saída desejado, forma de força, frequência, e fase que se adéque à exigência de projeto incluindo a exigência da convenção de rede elétrica de CA, e a fase da linha de força correspondente da rede. No caso de uma unidade conectada à rede, o regulador de sincronização de CA (tipicamente construído no conversor de CC/CA) é empregado para fazer com que a saída de força de CA preparada desvie junto à rede elétrica no caso da tensão de pico da rede elétrica desviar e/ou no caso em que a frequência da rede elétrica desvia. Esse sinal de força de CA produzido é descrito na Figura 3. Em outras palavras, usando o extrator de energia de PWM descrito anteriormente, um conversor de CC/CA monofásico pode extrair e converter energia elétrica de CC a partir de uma fonte de energia de CC de tensão fixa em, força de CA que se adéqua à convenção de rede elétrica.

[037]De modo bastante importante, nota-se que a força de saída, P(t) do in- versor monofásico anterior varia em tempo com uma forma de cos2(ωt+ɵ). Logo, ao longo de um período de tempo específico, a energia entregue através da linha de força da rede elétrica é igual à integração de seu trem de força de saída variável em tempo ao longo desse período. O valor integral resultante é apenas igual a uma metade da integração da força de CC constante da fonte de energia ao longo do mesmo período de tempo. Em outras palavras, o inversor monofásico convencional descrito anterior- mente pode apenas extrair e converter no máximo metade da energia fornecida pela fonte de energia de CC. Logo, a energia excedente e não usada é mais da metade da energia de entrada disponível. Essa quantidade excedente contribui para a maior parte da energia excedente descrita nas publicações de patente referenciadas.

[038]Para os propósitos da análise a seguir, supõe-se que a fonte de energia de CC tem uma força constante Pmx em um período de diversos ciclos de força de CA.

A Figura 3 descreve o pulso de energia de CC extraído em um ciclo de PWM (tendo um período D). Conforme será demonstrado, a força de CC extraída Px é menor ou igual à força de CC Pmx. O fator operacional d(t)/D nesse ciclo de PWM é ajustado para um valor igual a d(t)/D = cos2(ωt+ɵ) de modo que a força produzida seja subs- tancialmente igual a Px * cos2(ωt+ɵ) que se adéque à convenção de rede elétrica, e onde ɵ é a fase do par de linhas de força correspondente da rede. A Figura 3 (especi- ficamente, a metade inferior da Figura 3) também descreve o espaço força-tempo (de- nominado o espaço de energia) com o intervalo de tempo D como um período de PWM; com a força de CC de entrada sendo Pmx; e com a força extraída sendo Px.

[039]Conforme descrito na Figura 3, esse espaço de energia é dividido em 3 regiões. A região-I representa o pulso de energia de CC extraída com uma força ex- traída Px; e com uma duração de tempo de D*cos2(ωt+ɵ), que é convertida em força de CA monofásica de P(t) = Px * cos2(ωt+ɵ) em um tempo arbitrário t que corresponde ao tempo de extração de PWM. A região-I também é referida como a “área extraída de energia” ou “região extraída de energia”. A área entre a força Pmx da fonte de ener- gia e a força Px é a região-III. A região-II é a área após a área extraída de energia no período de PWM D. A área combinada das regiões-II e III representa uma energia excedente nesse espaço de energia. A energia na área (região) de energia excedente não é extraída, não convertida em força de CA, e, logo, não é convencionalmente utilizada. De preferência, essa energia excedente é ultimamente absorvida como ca- lor.

[040]Para reiterar, o conversor monofásico de CC/CA convencional emprega um módulo de amplificação de tensão para modificar uma fonte de força de CC com uma tensão variável em tempo em uma fonte de força de CC com uma tensão subs- tancialmente constante e específica, tal como a tensão de pico da rede. Essa fonte de CC serve como a fonte de CC de entrada para um extrator de PWM para extrair e converter a energia de entrada de CC. Quando o fator operacional em um ciclo de PWM for regulado por cos2(ωt+ɵ) no tempo t (onde a fase ɵ é a fase da linha de força correspondente da rede elétrica), a forma de força de saída se adéqua à convenção de força de CA. Em um nível alto, o espaço de energia de cada ciclo de PWM consiste em duas regiões – a região de energia extraída (por exemplo, Região-I na Figura 3), e a região de energia excedente (por exemplo, a combinação da Região-II e Região- III na Figura 3). Logo, a energia extraída é convertida em força de CA e fornecida ao par de linhas de força correspondente da rede elétrica; enquanto a energia excedente é transformada em calor salvo se capturada e armazenada em um dispositivo tal como o otimizador de MEUPT.

[041]Conforme descrito anteriormente, as publicações de patente referenciadas ensinam que a quantidade de energia excedente é pelo menos tão grande quanto a energia extraída quando integrado através de vários períodos de tempo de CA. Em outras palavras, um conversor de CC/CA monofásico convencional pode apenas extrair e converter no máximo metade da energia de CC. Em outras palavras, ao usar o conversor de CC/CA monofásico convencional, pelo menos me- tade da energia de CC de entrada se tornará energia excedente; que não é extraída, que não é convertida, que não é entregue à rede elétrica, que não é utilizada pela carga, e que ultimamente se transformará em calor.

Seção Dois: Os princípios do inversor de EUT monofásico

[042]Embora não reconhecido pelos indivíduos com conhecimento comum na técnica, realmente existem duas formas de mitigar a consequência indesejável des- crita anteriormente para um inversor monofásico. A primeira forma é seguir os princí- pios descritos nas publicações de patente de referência para incorporar o otimizador de MEUPT no sistema de energia. A outra forma é seguir os princípios descritos no presente documento, que propõe projetar um inversor monofásico composto por um conjunto de dois módulos de conversão CC/CA e um ajustador de fase, e extrair se- quencialmente a energia que se alterna entre os dois módulos de conversão CC/CA onde a alternância é causada pelo ajustador de fase. Esse novo inversor monofásico é referido como o inversor de rastreamento de utilização de energia monofásico, ou o inversor de EUT monofásico.

[043]O primeiro módulo de conversão CC/CA do inversor de EUT monofásico produz um primeiro trem de força de CA extraindo-se o convertendo-se a primeira região de energia (por exemplo, Região I na Figura 3) no espaço de energia de cada ciclo de PWM. De modo oposto, o segundo módulo de conversão CC/CA do inversor de EUT monofásico produz um segundo trem de força de CA extraindo-se e conver- tendo-se a região de energia após a Região-I (por exemplo, Região-II na Figura 3).

Logo, no tempo t, a primeira força de CA é P(t) = Px * cos2(ωt+ɵ); enquanto a segunda força de CA é P’(t) = Px - Px * cos2(ωt+ɵ) = Px * (1 - cos2(ωt+ɵ)) = Px * sen2(ωt+ɵ);).

Esses dois trens de força de CA de saída têm a mesma força de pico, e a mesma frequência, mas 90 graus fora de fase entre si. Isso significa que quando o primeiro trem de força de CA se adequar à convenção de rede elétrica e à fase do par de linhas de força correspondente, o segundo trem de força de CA estará 90 graus fora de fase em relação ao par de linhas de força correspondente da rede. Em outras palavras, o primeiro trem de força de CA pode ser entregue e fornecer energia elétrica ao par de linhas de força correspondente da rede elétrica; enquanto o segundo trem de força de CA não é adequado para entregar e proporcionar força ao mesmo par de linhas de força.

[044]De acordo com os princípios descritos no presente documento, o inversor de EUT monofásico proposto compreende, ainda, um ajustador de fase. Esse ajusta- dor de fase pode ajustar a fase do segundo trem de força de CA citado acima em 90 graus. Logo, o segundo trem de força de CA é transformado para sincronizar com o par de linhas de força correspondente da rede. Conforme descrito, ambas as saídas do inversor de EUT monofásico (o primeiro e segundo trens de força de CA) podem, então, se adequar à convenção de rede elétrica do mesmo par de linhas de força.

Portanto, os dois trens de força de CA monofásicos podem ser entregues no mesmo par de linhas de força da rede para consumo subsequente pelas cargas de conexão.

[045]A Figura 4A descreve, de modo esquemático, um diagrama de blocos que mostra a geração de energia e a entrada ao inversor de EUT monofásico 400. A energia de entrada (caracterizada por ter tensão variável em tempo) é gerada pelo filamento solar de PV 401. A energia de entrada passa através de um módulo de am- plificação 402 que realiza um condicionamento de energia para produzir uma fonte de energia de CC com tensão fixa. O módulo de amplificação 402 pode ser estruturado conforme descrito anteriormente para o módulo de amplificação 201 da Figura 2A.

[046]A energia de CC de tensão fixa do módulo de amplificação 402 é parcialmente extraído pelo primeiro módulo abaixador de CC/CA operado por PWM 403A para produzir o primeiro trem de força de CA 4031A (vide a Figura 4B), P(t) = Px * cos2(ωt+ɵ), que se adéqua à convenção de rede elétrica, e tem a mesma fase ɵ que a linha de força correspondente da rede elétrica. Com referência à Figura 2B, recorda- se que isso é realizado fazendo com que o ajustador de fator operacional de DFA controle o interruptor QQ a fim de ter um fator operacional d1(t)/D = cos2(ωt+ɵ). O primeiro módulo abaixador de CC/CA operado por PWN 403A pode ser estruturado igualmente ao módulo abaixador de CC/CA 223 descrito anteriormente em relação à Figura 2B, exceto pelo fato de que o DFA também é acoplado a um módulo de trava- mento fora de fase 405.

[047]A energia de CC de tensão fixa do módulo de amplificação também é parcialmente extraída por um segundo módulo abaixador de CC/CA operado por PWM 403B. O segundo abaixador de CC/CA 403B pode ser estruturado igualmente ao pri- meiro módulo abaixador de CC/CA 403A, e inclui um interruptor SQQ, diodo SDD, indutor SLL e capacitor SCC que se conectam entre si similar a como o interruptor QQ, diodo DD, indutor LL e capacitor CC do primeiro módulo abaixador de CC/CA 403A se conectam entre si. Adicionalmente, o interruptor SQQ, diodo SDD, indutor SLL e capacitor SCC do segundo módulo abaixador de CC/CA 403B podem ter os mesmos tamanhos respectivos que o interruptor QQ, diodo DD, indutor LL e capacitor CC do primeiro módulo abaixador de CC/CA 403A.

[048]No entanto, o interruptor SQQ do segundo módulo abaixador de CC/CA 403B é acoplado ao ajustador de fator operacional DFA através de um módulo de travamento fora de fase 405. O módulo de travamento fora de fase 405 garante que quando o interruptor QQ do primeiro módulo abaixador de CC/CA estiver ligado, o interruptor SQQ do segundo módulo abaixador de CC/CA esteja desligado, e vice- versa. Logo, o ciclo operacional do interruptor SQQ seria 1-d1(t)=1- cos2(ωt+ɵ)= sen2(ωt+ɵ). Logo, o segundo trem de força de CA 4031B (vide a Figura 4C) produzido pelo segundo módulo abaixador de CC/CA 403B tem um trem de força variável em tempo P’(t) = Px * sen2(ωt). Conforme descrito anteriormente abaixo, a fase desse segundo trem de força de CA é adicionalmente ajustado por um ajustador de fase de tal modo do segundo trem de força de CA

[049]O trem de força 4031B da Figura 4B é subsequentemente ajustado por 90 graus em um trem de força de CA, P’’(t) = Px * sen2(ωt + ɵ + 90º). Após o ajuste de fase, ambos os trens de força de CA P(t) e P’’(t) se tornam sincronizados visto que o primeiro trem de força de CA 4031A (que é P(t) = Px * cos2(ωt) + ɵ), e o segundo trem de força de CA 4031B (que com o ajuste se torna P’’(t) = Px * sen2(ωt + ɵ + 90º) = Px * cos2(ωt) + ɵ) se torna sincronizado e adequado para proporcionar no mesmo par de linhas de força da rede. No momento, basta dizer que o primeiro trem de força P(t) (isto é, o sinal 4031A da Figura 4B) é fornecido a estruturas de comutação de ponte de travamento 404A, e o segundo trem de força P’(t) (isto é, única referência 4031B da Figura 4C) é proporcionado a uma segunda estrutura de ponte de travamento 404B que esteja fora de fase com a primeira estrutura de ponte de travamento 404A. A ope- ração e estrutura das estruturas de ponte de travamento fora de fase 404A e 404B serão adicionalmente descritas abaixo em relação às Figuras 4D a 4H.

Seção Três: Os princípios se aplicam ao inversor de EUT trifásico

[050]A causa principal da extração de energia ineficiente dos conversores de CC/CA monofásicos convencionais também está presente nos conversores de CC/CA trifásicos convencionais. Em essência, um conversor de CC/CA trifásico convencional opera três conversores de CC/CA monofásicos que realizam extração e conversão, e entregam uma força de CA em tempo médio similar a três pares de linhas de força; com diferenças de fase de 120 graus. A energia excedente que surge no conversor de CC/CA monofásico também surge em cada um dos três conversores de CC/CA mo- nofásicos do conversor de CC/CA trifásico convencional. A má notícia é que qualquer causa principal da ineficácia em extração de energia dos conversores de CC/CA monofásicos persiste três vezes acima nos conversores de CC/CA trifásicos conven- cionais. A boa notícia é que qualquer solução efetiva aplicável à deficiência de extra- ção de energia do inversor monofásico também pode ser uma solução efetiva aplicá- vel três vezes acima à deficiência de extração de energia do inversor trifásico.

[051]Quando um inversor de CC/CA trifásico for composto por três conjuntos dos inversores de EUT monofásicos descritos anteriormente, o inversor de CC/CA tri- fásico é referido como o inversor de EUT trifásico. Cada um dos inversores de EUT monofásicos do inversor de EUT trifásico pode extrair e converter um terço (1/3) da força de CC fornecida pela fonte de energia de CC (por exemplo, um filamento ou estação de PV) em dois trens de força de CA monofásicos e entregá-las ao mesmo par de linhas de força da rede elétrica trifásica. Por exemplo, o primeiro inversor de EUT monofásico extrairia um terço da força de CC fornecida pela fonte de energia de CC em um primeiro conjunto de dois trens de força de CA monofásicos sincronizados entregaria esse primeiro conjunto de trens de força de CA monofásicos sincronizados a um primeiro par de linhas de força correspondente da rede. O segundo inversor de EUT monofásico extrairia outro terço da força de CC fornecida pela fonte de energia de CC em um segundo conjunto de dois trens de força de CA monofásicos sincroni- zados (que estão 120 graus fora de fase com o primeiro conjunto de trens de força de CA monofásicos sincronizados, mas que são sincronizados com um segundo par de linhas de força da rede) e entregaria esse segundo conjunto de trens de força de CA monofásicos sincronizados ao segundo par de linhas de força correspondente da rede. O terceiro inversor de EUT monofásico extrairia ainda outro terço da força de CC fornecida pela fonte de energia de CC em um terceiro conjunto de dois trens de força de CA monofásicos sincronizados (que estão 120 graus fora de fase com o pri- meiro e segundo trens de força de CA monofásicos sincronizados, mas que são sin- cronizados com um terceiro par de linhas de força da rede) e entregaria esse terceiro conjunto de trens de força de CA monofásicos sincronizados ao terceiro par de linhas de força correspondente da rede.

[052]Portanto, o esforço combinado dos três inversores de EUT monofásicos no inversor de EUT trifásico pode extrair e entregar quase toda a força de CC de entrada fornecida pela fonte de energia nos três pares de linhas de força da rede elétrica trifásica. Logo, de acordo com os princípios descritos no presente documento, ao usar o inversor de EUT trifásico para substituir o inversor de CC/CA trifásico con- vencional, pode-se extrair o dobro da quantidade de energia extraída a partir da fonte de energia de CC; para entrega da força de CA de saída na rede elétrica trifásica para consumo.

Seção Quatro: Exemplos do ajustador de fase

[053]Vários indivíduos versados na técnica podem ser empregados para pro- jetar um ajustador de fase referido no presente documento. Por exemplo, conforme é notório na técnica, um transformador monofásico pode retardar um trem de tensão de CA monofásico pela metade de um ciclo de CA associando a uma inversão de polari- dade. Isso significa que um transformador monofásico pode deslocar a fase de um trem de força de CA em 90 graus sem alterar a forma de onda ou a frequência. Um transformador ideal (com uma razão de transformação primária e secundária igual a um) pode preservar, ainda, a tensão de pico do trem de força de CA de entrada. Um transformador real com uma razão de transformação de um pode introduzir uma ligeira queda de tensão de pico. No entanto, essa queda induzida em tensão de pico pode ser corrigida ajustando-se a razão de transformação secundária à primária a um valor adequado. Portanto, um transformador monofásico pode ser um ajustador de fase muito prático para os princípios descritos no presente documento. Cada inversor de EUT monofásico pode empregar um transformador monofásico apropriado como seu ajustador de fase. Um inversor de EUT trifásico pode empregar 3 inversores de EUT monofásicos, cada um com esses ajustadores de fase. Dito isso, o ajuste de fase também pode ser realizado através do uso de um indutor ou um capacitor.

[054]Adicionalmente, um transformador trifásico pode deslocar cada uma das fases nas 3 fases de trens de força de CA em 90 graus sem alterar a forma de onda ou a frequência. Portanto, conforme descrito anteriormente, um inversor de EUT trifá- sico também poderia empregar apenas um transformador trifásico como um ajustador de fase combinado para ajustar todos os três trens de tensão de CA fora de fase para sincronizar com 3 pares de linhas de força na rede elétrica trifásica. Substituindo-se os três ajustadores em um inversor de EUT trifásico por apenas um ajustador combi- nado; esse ajustador de fase candidato pode reduzir, ainda, os custos do inversor de EUT trifásico.

Seção Cinco: Sumários

[055]Conforme analisado na Seção Um, um extrator monofásico de CA em- prega um extrator de PWM para extrair a força de entrada de CC. Quando o fator operacional em um ciclo de PWM for regulado por cos2(ωt+ɵ) em tempo t, a força de saída se adéqua à convenção de força de CA ´resumindo uma fase sincronizada apro- priada ɵ. Nota-se que o espaço de energia de cada ciclo de PWM consiste em duas regiões; uma é a região de energia extraída enquanto a outra é a região de energia excedente. As publicações de patente referenciadas ensinam que a quantidade de energia excedente é pelo menos tão grande quanto a energia extraída quando inte- grados através de vários períodos de tempo de CA. Em outras palavras, um conversor de CC/CA monofásico pode apenas extrair e converter, no máximo, metade da força de CC de entrada. A energia extraída é convertida em força de CA e fornecida à rede elétrica; enquanto a energia excedente é transformada em calor, salvo se capturada e armazenada em um dispositivo tal como o dispositivo de MEUPT.

[056]Conforme descrito na Seção Dois, os novos projetos de conversor de CC/CA monofásicos propostos compreendem um conjunto de dois módulos de con- versão CC/CA e um ajustador de fase, e usando o mesmo para praticar uma extração de energia sequencial. Os novos conversores de CC/CA monofásicos também são denominados no presente documento como os “inversores de EUT monofásicos”. O primeiro módulo de conversão CC/CA do inversor de EUT monofásico produz um pri- meiro trem de força de CA a partir da extração e conversão da primeira região de energia (por exemplo, Região I na Figura 3) no espaço de energia de cada ciclo de PWM; enquanto o segundo módulo de conversão CC/CA produz um segundo trem de força de CA a partir da extração e conversão da região de energia após isso (por exemplo, Região II na Figura 3). Logo, no tempo t, a primeira força de CA é P(t) = Px * cos2(ωt+ɵ); enquanto a segunda força de CA é P’(t) = Px * sen2(ωt+ɵ). Esses dois trens de força de CA de saída têm a mesma força de pico, a mesma frequência, mas estão 90 graus fora de fase entre si (compare as Figuras 4B e 4C). Isso significa que quando o primeiro trem de força de CA se adequar à convenção de rede elétrica e for sincronizado com o par de linhas de força correspondente da rede elétrica, mas o segundo trem de força de CA estiver 90 graus fora de fase com o mesmo par de linhas de força da rede. Em outras palavras, o primeiro trem de força de CA pode ser entre- gue e fornecer energia elétrica ao par de linhas de força correspondente da rede elé- trica; embora o segundo trem de força de CA não seja adequado para entregar e for- necer força ao mesmo par de linhas de força.

[057]O inversor de EUT monofásico compreende, ainda, um ajustador de fase.

Esse ajustador de fase pode ajustar a fase do segundo trem de força de CA exposto acima em 90 graus. Logo, o segundo trem de força de CA é transformado para se sincronizar ao par de linhas de força correspondente da rede. Conforme descrito, am- bas as saídas do inversor de EUT monofásico (o primeiro e segundo trens de força de CA) podem, então, se adequar à convenção de rede elétrica do mesmo par de linhas de força. Portanto, a saída do inversor de EUT monofásico, os dois trens de força de CA monofásicos podem ser entregues no mesmo par de linhas de força da rede e consumidos pelas cargas de conexão.

[058]Conforme descrito na Seção Três, quando um inversor de CC/CA trifásico composto por um conjunto de 3 dos inversores de EUT monofásicos descritos anteriormente, o inversor de CC/CA trifásico é referido como o inversor de EUT trifá- sico. Cada um dos inversores de EUT monofásicos do inversor de EUT trifásico pode extrair e converter um terço da força de CC fornecida pela fonte de energia de CC (por exemplo, um filamento ou estação de PV) em trens de força de CA monofásicos e entregá-las ao mesmo par de linhas de força da rede elétrica trifásica. Portanto, os esforços combinados dos três inversores de EUT monofásicos no inversor de EUT trifásico podem extrair e entregar toda a força de CC de saída fornecida pela fonte de energia em três pares de linhas de força da rede elétrica trifásica. Logo, de acordo com os princípios descritos no presente documento, ao usar o inversor de EUT trifá- sico para substituir o inversor de CC/CA trifásico convencional, pode-se extrair o dobro da quantidade de força proveniente da fonte de energia de CC; e entregar a força de CA de saída na rede elétrica trifásica para consumo. Conforme descrito, a solução do inversor monofásico convencional também é a solução do inversor trifásico convenci- onal.

[059]A Seção Quatro descreve um dispositivo prático que pode realizar o ajuste de fase de 90 graus exibido para o segundo trem de força de CA e manter todas as outras especificações para se adequar à convenção de rede elétrica. Adicional- mente, esse candidato também é adequado para os inversores de EUT trifásicos.

[060]Para ilustrar e esclarecer os termos relacionados usados no princípio descrito no presente documento, a Figura 4A descreve os módulos de uma entrada de energia solar e as sequências de saída para o inversor de EUT monofásico 400.

Essa sequência de entrada começa com a energia gerada nos filamentos solares 401 como uma fonte de energia com tensão variável, que serve como a fonte de entrada ao módulo de amplificação de tensão 402. A saída da fonte de energia é armazenada em um capacitor C e é uma fonte de CC de tensão quase constante.

[061]Em outras palavras, esse módulo de amplificação de tensão 402 modifica a fonte de energia de CC de tensão variável em uma fonte de energia de CC de tensão armazenada no capacitor C de ligação de CC (vide o capacitor C da Figura 2A). Essa fonte de energia de CC de tensão fixa é, então, servida como uma entrada aos dois conjuntos de módulos de conversão CC/CA 403A e 403B. Esses dois módulos de conversão são operados em interruptores de PAM de travamento fora de fase QQ e SQQ induzindo sequencialmente a extração de energia a partir do capacitor C de li- gação de CC. Logo, os módulos de conversão CC/CA geram um respectivo trem de força sinusoidal pulsante 4031A e 4031B (também mostrado nas Figuras 4B e 4C) que estão 90 graus fora de fase entre si. Conforme mostrado na Figura D, esses dois trens de força pulsantes fora de fase em 90 graus 4031A (P’(t)) e 4031B (P’(t)) são, então, enviados em uma das respectivas estruturas de comutação de ponte de travamento fora de fase 404A e 404B (conforme também mostrado como a Figura 4D). Cada uma das estruturas de ponte de travamento 404A e 404B pode ser estruturada conforme descrito para a estrutura de ponte 224 da Figura 2C, exceto pelo fato de que os inter- ruptores S1 do SS1 são controlados fora de fase, interruptores S2 e S22 são contro- lados para que fiquem fora de fase, interruptores S3 e S33 são controlados para que fiquem fora de fase e os interruptores S4 e S44 são controlados para que fiquem fora de fase.

[062]Essas estruturas de ponte controlam a polaridade das entradas 4031A e 4031B; e produzem dois trens de tensão de CA com uma diferença de fase de 90 graus, descritos como 405A e 405B das Figuras 4E e 4F, respectivamente. Conforme mostrado na Figura 4F, o segundo trem de tensão de CA 405B pode ser fornecido em um ajustador de fase de 90 graus 406, resultando no segundo trem de tensão de CA 405B que se torna sincronizado em fase com o primeiro trem de tensão de CA 405A.

Logo, ambos os trens de tensão de CA são adequados para entregar (através do transformador) ao mesmo par de linhas de força de uma rede. Para concluir, as Figu- ras 4G e 4H também descrevem os dois trens de força sincronizados finais dentro dos quais um trem de força é o sinal resultante 407B do retardo pelo ajuste de fase 406. A porção de retardo é descrito na Figura 4H por uma linha tracejada. O outro sinal de força resultante 407A não é retardado.

A presente invenção pode ser incorporada em outras formas específicas sem divergir de seu âmbito ou características fundamentais. As modalidades descritas de- vem ser consideradas em todos os aspectos somente como ilustrativos e sem caráter restritivo. Portanto, o escopo da invenção é indicado pelas reivindicações anexas ao invés de pela descrição anterior. Todas as alterações que forem decorrentes do signi- ficado e faixa de equivalência das reivindicações devem ser abrangidas em seu es- copo.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Dispositivo CARACTERIZADO pelo fato de que compreende: um conversor de CC/CA monofásico que compreende: um primeiro módulo de conversão CC/CA que é operado por um modulador de largura de pulso a fim de realizar uma primeira extração de energia a partir de uma fonte de energia de CC de tensão substancialmente fixa, sendo que o primeiro módulo de conversão CC/CA é configurado para realizar a primeira extração de energia dentro de uma primeira porção de um ciclo operacional de um sinal de modulador de largura de pulso do modulador de largura de pulso para produzir um primeiro trem de força de CA sinusoidal; e um segundo módulo de conversão CC/CA que é operado pelo modulador de largura de pulso a fim de realizar uma segunda extração de energia a partir da fonte de energia de CC, sendo que o segundo módulo de conversão CC/CA é configurado para realizar a segunda extração de energia dentro de uma segunda porção de um ciclo operacional do sinal de modulador de largura de pulso do modulador de largura de pulso para produzir um segundo trem de força de CA sinusoidal, sendo que a se- gunda porção do ciclo operacional não se sobrepõe à primeira porção do ciclo opera- cional.

2. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a segunda porção do ciclo operacional é adjacente à primeira porção do ciclo operacional, de modo que a primeira extração de energia e a segunda extração de energia sejam sequenciais.

3. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende, ainda: um ajustador de fase configurado para ajustar um dentre o primeiro ou se- gundo trens de força de CA sinusoidais em um deslocamento de fase de 90 graus de modo que tanto o primeiro como o segundo trens de força de CA sinusoidais tenham uma mesma fase.

4. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 3, CARACTERIZADO pelo fato de que o conversor de CC/CA monofásico é acoplado a um par de linhas de força de uma rede elétrica, sendo que a fase do primeiro e segundo trens de força de CA sinu- soidais são sincronizados com o par de linhas de força da rede elétrica.

5. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 3, CARACTERIZADO pelo fato de que o ajustador de fase compreende um transformador monofásico.

6. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 3, CARACTERIZADO pelo fato de que o ajustador de fase compreende um indutor.

7. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 3, CARACTERIZADO pelo fato de que o ajustador de fase compreende um capacitor.

8. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 3, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende: um módulo de conversão de CC/CA trifásico que inclui o módulo de conversão de CC/CA monofásico como um primeiro módulo de conversão CC/CA com o ajusta- dor de fase sendo um primeiro ajustado de fase e a fase do primeiro e segundo trens de força de CA sinusoidais do primeiro módulo de conversão CC/CA sendo sincroni- zado a um primeiro par de linhas de força de uma rede elétrica.

9. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 8, CARACTERIZADO pelo fato de que o módulo de conversão de CC/CA trifásico compreende, ainda: um terceiro módulo de conversão de CC/CA que é operado por um segundo modulador de largura de pulso a fim de realizar uma terceira extração de energia a partir da fonte de energia de CC, sendo que o terceiro módulo de conversão de CC/CA é configurado para realizar a terceira extração de energia dentro de uma primeira por- ção de um ciclo operacional de um sinal de modulador de largura de pulso do segundo modulador de largura de pulso para produzir um terceiro trem de força de CA sinusoi- dal;

um quarto módulo de conversão de CC/CA que é operado pelo segundo mo- dulador de largura de pulso a fim de realizar uma quarta extração de energia a partir da fonte de energia de CC, sendo que o quarto módulo de conversão de CC/CA é configurado para realizar a quarta extração de energia dentro de uma segunda porção de um ciclo operacional do sinal de modulador de largura de pulso do segundo modu- lador de largura de pulso para produzir um quarto trem de força de CA sinusoidal, sendo que a segunda porção do ciclo operacional do sinal de modulador de largura de pulso do segundo modulador de largura de pulso não se sobrepõe à primeira por- ção do ciclo operacional do sinal de modulador de largura de pulso do segundo mo- dulador de largura de pulso; e um segundo ajustador de fase configurado para ajustar um dentre o terceiro ou quarto trens de força de CA sinusoidais em um deslocamento de fase de 90 graus de modo que tanto o terceiro como o quarto trens de força de CA sinusoidais tenham uma fase que seja sincronizada com um segundo par de linhas de força da rede elé- trica.

10. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 9, CARACTERIZADO pelo fato de que o primeiro ajustador de fase compreende um primeiro transformador monofá- sico, sendo que o segundo ajustador de fase compreende um segundo transformador monofásico.

11. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 9, CARACTERIZADO pelo fato de que o módulo de conversão de CC/CA trifásico compreende, ainda: um quinto módulo de conversão de CC/CA que é operado por um terceiro modulador de largura de pulso a fim de realizar uma quinta extração de energia a partir da fonte de energia de CC, sendo que o quinto módulo de conversão de CC/CA é configurado para realizar a quinta extração de energia dentro de uma primeira por- ção de um ciclo operacional de um sinal de modulador de largura de pulso do terceiro modulador de largura de pulso para produzir um quinto trem de força de CA sinusoidal;

um sexto módulo de conversão de CC/CA que é operado pelo terceiro modu- lador de largura de pulso a fim de realizar uma sexta extração de energia a partir da fonte de energia de CC, sendo que o sexto módulo de conversão de CC/CA é confi- gurado para realizar a sexta extração de energia dentro de uma segunda porção de um ciclo operacional do sinal de modulador de largura de pulso do terceiro modulador de largura de pulso para produzir um sexto trem de força de CA sinusoidal, sendo que a segunda porção do ciclo operacional do sinal de modulador de largura de pulso do terceiro modulador de largura de pulso não se sobrepõe à primeira porção do ciclo operacional do sinal de modulador de largura de pulso do terceiro modulador de lar- gura de pulso; e um terceiro ajustador de fase configurado para ajustar um dentre o quinto ou sexto trens de força de CA sinusoidais em um deslocamento de fase de 90 graus de modo que tanto o quinto como o sexto trens de força de CA sinusoidais tenham uma fase que seja sincronizada com um terceiro par de linhas de força da rede elétrica.

12. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 11, CARACTERIZADO pelo fato de que o primeiro ajustador de fase compreende um primeiro transformador mo- nofásico, sendo que o segundo ajustador de fase compreende um segundo transfor- mador monofásico, e o terceiro ajustador de fase compreende um terceiro transforma- dor monofásico.

13. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 11, CARACTERIZADO pelo fato de que um transformador trifásico compreende o primeiro ajustador de fase, o segundo ajustador de fase e o terceiro ajustador de fase.