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PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATOLICA
DE CHILE. CUZMAR. REVIEW INVERSORES MULTINIVEL. NOVIEMBRE 2016

se tiene, 3V4dc en el primero, en el segundo V2dc y en el tercero
Vdc
4 .
Para poder obtener una se˜nal con m niveles es necesario m
capacitores (considerando los que que dividen el voltaje DC
en Vcc, neutro y -Vcc), 2(m − 1) switches con sus respectivos
diodos en paralelo.
Dentro de sus principales ventajas del inversor FC es que
requiere solo de una fuente DC, otra ventaja es que posee
redundancia para obtener un mismo nivel de voltaje en la
salida, lo que ayuda para el control del nivel de voltaje
de los capacitores y evitar el desbalances en sus voltajes.
Sin embargo, al igual que las otras topolog´ıas posee sus
desventajas, dentro de las cuales podemos encontrar que el
control de los desbalances de los capacitores es complejo,
sin embargo, al existir redundancia con los niveles de voltaje
de salida se tienen m´as opciones disponibles. Tambi´en, al
aumentar el n´umero de niveles el control se hace cada vez
m´as complejo por lo que se vuelve no aplicable en la pr´actica
a niveles mayores.
S1 S2 S3 S4
Vout
1
1
1
1
VDC /2
1
1
1
0
VDC /4
1
1
0
1
VDC /4
1
0
1
1
VDC /4
0
1
1
1
VDC /4
0
0
1
1
0
0
1
0
1
0
0
1
1
0
0
1
0
0
1
0
1
0
1
0
0
1
1
0
0
0
1
0
0
0 −VDC /4
0
1
0
0 −VDC /4
0
0
1
0 −VDC /4
0
0
0
1 −VDC /4
0
0
0
0 −VDC /2
Tabla 2: Estado switches para un inversor FC de 5 niveles
Como se puede observar en la tabla, hay multiples formas
para crear los niveles intermedios. Tambi´en se puede observar
que en este tipo de conversor no se debe activar al mismo
tiempo un switch y su versi´on prima, ya que se cortocircuitar´ıa
la fuente.

3

Figura 8: Topolog´ıa Cascade H-Bridge de 5 niveles
Su principal ventaja versus el CHB sim´etrico es que se
pueden obtener m´as niveles de voltaje, ya que no existe
tanta opciones de redundancia para obtener 0 V. Adem´as,
con diferentes niveles de voltaje en cada puente H es posible
regular el salto de cada nivel en la salida, es decir, como
se puede observar en la figura 8, el primer puente H puede
generar +VDC , 0 y −VDC , sin embargo, el segundo puede
generar +3VDC , 0 y −3VDC por lo que en su conjunto el
inversor es posible obtener +4VDC , +3VDC , +2VDC , +VDC ,
0, −VDC , −2VDC , −3VDC , −4VDC . Para la misma cantidad
de puentes H pero sim´etricos se obtienen +2VDC , +VDC , 0,
−VDC , −2VDC , es decir, solo se pueden obtener 5 niveles, a
diferencias de los 9 niveles que se pueden obtener en el caso
asim´etrico.
Cabe destacar que para lograr la misma diferencia entre
cada nivel los voltajes de alimentaci´on del nuevo puente H
que se agrega debe ser de 3n−1 VDC en donde n corresponde
al n´umero de puente H que se agrega, es decir, para obtener
27 niveles es necesario primero incluir un puente H alimenado
con VDC , luego un segundo puente H alimentado con 3VDC y
luego un tercer puente H alimentado con 9VDC . Si se sigue con
esta configuraci´on el n´umero de niveles que se puede obtener
con p puentes H es de 3p niveles.

´
IV. M ODULACI ON

E. Mixtas

Las diferentes t´ecnicas de modulaci´on sirven para determinar la frecuencia de encendido y apagado de los diferentes
switches presentes en el inversor.

Al igual que el inversor CHB se pueden obtener topolog´ıas
mixtas que se obtienen conectando en serie un inversor NPC,
FC o H-Bridge entre el mismo o diferente tipo de inversor.

A. Phase Shift PWM (PS-PWM)

III. T OPOLOG´I AS A SIM E´ TRICAS
Las topolog´ıas asim´etricas se basan en el inversor CHB solo
que a diferencia de la versi´on sim´etrica cada puente H tiene
diferente voltaje de entrada. Es decir, los diferentes puentes
H poseen diferente amplitud de alimentaci´on. Tal y como se
puede observar en la siguiente figura:

Phase shift PWM se basa en la modulaci´on sinusoidal con
portadora triangular, solo que en este caso se tiene dos portadoras triangulares por cada switch a controlar, las portadoras
est´an desfasadas en 180 grados con respecto a la otra. El
desfase entre las portadoras de cada switch es 360
s , en donde
s es la cantidad de switches m´ınimos que se deben controlar,
ya que en general para otros switches solo se debe negar el
ya obtenido. Por ejemplo, para 3 puentes H en cascada:

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