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Type: TCC
Title: Estudo de retificadores multiníveis com células em cascata
Authors: Melo, Amanda de Sousa
Advisor: Honório, Dalton de Araújo
Co-advisor: Monteiro, Amanda Pereira
Keywords in Brazilian Portuguese : Retificadores multiníveis;Células em cascata;Operação simétrica;Operação assimétrica;Correção de fator de potência
Keywords in English : Multilevel rectifiers;Power factor correction;Cascaded cells;Asymmetrical operation;Symmetrical operation
Knowledge Areas - CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA
Issue Date: 2026
Citation: MELO, Amanda de Sousa. Estudo de retificadores multiníveis com células em cascata. 2026. 65 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Elétrica) – Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2026.
Abstract in Brazilian Portuguese: A crescente demanda por energia elétrica e a necessidade de conformidade com rígidas normas de qualidade de energia têm impulsionado o desenvolvimento de retificadores ativos com alto fator de potência. Os retificadores multiníveis apresentam-se como uma solução superior aos retificadores convencionais para aplicações de média e alta tensão, oferecendo menor distorção harmônica e menor esforço de tensão nos semicondutores. No entanto, o elevado número de componentes em topologias clássicas, como a Ponte-H em Cascata (Cascaded H-Bridge- CHB), aumenta o custo e a complexidade do sistema. Este trabalho apresenta a análise, modulação e simulação de duas configurações de retificadores multiníveis monofásicos unidirecionais baseados em células em cascata com reduzido número de chaves controladas. Este estudo foca na operação simétrica e assimétrica das topologias, utilizando duas células (k = 2) para sintetizar de cinco a nove níveis de tensão na entrada. A abordagem simétrica simplifica o controle e permite a padronização modular, enquanto a abordagem assimétrica proporciona um maior número de níveis de tensão. A metodologia abrange a descrição matemática do funcionamento das células, o desenvolvimento de uma estratégia de PWM por níveis adaptada e o controle de corrente de entrada. Os resultados obtidos via simulação computacional validam o desempenho do sistema, demonstrando que as configurações estudadas garantem correntes de entrada senoidais com baixa Distorção Harmônica Total (DHT), fator de potência unitário e regulação eficaz das tensões de saída, aliando alta qualidade de energia a uma estrutura simplificada.
Abstract: The growing demand for electrical energy and the need for compliance with strict power quality standards have driven the development of active rectifiers with high power factor. Multilevel rectifiers present themselves as a superior solution to conventional rectifiers for medium and high-voltage applications, offering lower harmonic distortion and reduced voltage stress on semiconductors. However, the high component count in classic topologies, such as the Cascaded H-Bridge (CHB), increases the system cost and complexity. This work presents the analysis, modulation, and simulation of two single-phase unidirectional multilevel rectifier configurations based on cascaded cells with reduced switch count. This study focuses on the symmetrical and asymmetrical operation of the topologies, utilizing two cells (k = 2) to synthesize from five to nine voltage levels at the input. The symmetrical approach simplifies control and allows for modular standardization, while the asymmetrical approach provides a higher number of voltage levels. The methodology encompasses the mathematical description of the cells’ operation, the development of an adapted level-shifted PWM strategy, and the input current control. The results obtained via computational simulation validate the system performance, demonstrating that the studied configurations ensure sinusoidal input currents with low Total Harmonic Distortion (THD), unity power factor, and effective output voltage regulation, combining high power quality with a simplified structure.
URI: http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/84830
Author's ORCID: https://orcid.org/0009-0002-3309-9863
Author's Lattes: http://lattes.cnpq.br/7462270286347709
Advisor's ORCID: https://orcid.org/0000-0003-3687-2794
Advisor's Lattes: http://lattes.cnpq.br/2463345182927912
Co-advisor's ORCID: https://orcid.org/0000-0002-0399-5416
Co-advisor's Lattes: http://lattes.cnpq.br/6124700901590921
Access Rights: Acesso Aberto
Appears in Collections:ENGENHARIA ELÉTRICA - Monografias

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