O aumento da geração de energia elétrica a partir de fontes renováveis tem estimulado a pesquisa e o desenvolvimento de conversores eletrônicos de potência para o processamento da energia proveniente destas fontes e para a conexão destes geradores na rede elétrica. A solução tradicional para estas aplicações utiliza um conversor eletrônico de potência de duplo estágio, sendo o primeiro um conversor CC/CC e o segundo um CC/CA. A necessidade de dois conversores obviamente acarreta um aumento na complexidade do circuito, no volume do circuito, nas perdas e no custo da implementação. Com a disseminação da geração distribuída, principalmente da microgeração, os aumentos destes quesitos penalizam a instalação de novas unidades geradoras. Neste contexto, esta tese de doutorado aborda um conversor CC/CC + CC/CA de estágio único, proposto no início dos anos 2000, denominado conversor Z, que se mostra uma solução interessante para conexão na rede elétrica de geradores distribuídos. No entanto, este conversor ainda não foi devidamente modelado, considerando todas as não linearidades decorrentes do acoplamento entre os lados CC e CA. Esta tese apresenta o modelo matemático completo deste conversor nos sistemas abc, αβ e dq, evidenciando o acoplamento entre os lados CC e CA, bem como deduz a expressão completa do ganho de tensão, evidenciando a limitação deste quando se considera todas as perdas do conversor. Além da análise matemática completa, outra contribuição deste trabalho trata das estratégias e análises das malhas de controle do lado CC e do CA. Particularmente no controle do lado CA, é proposta uma estratégia por orientação de tensão (VOC – Voltage Oriented Control) para o inversor Z quando conectado na rede elétrica, a qual ainda não foi considerada para este conversor, a qual reduz o esforço matemático e computacional necessários ao controle da potência injetada na rede elétrica por um conversor eletrônico.

The increase in the generation of electric energy from renewable sources has stimulated the research and development of electronic power converters for energy processing from these sources and for the connection of these generators in the electric grid. The traditional solution for these applications uses a dual-stage power electronics converter, the back end is a DC/DC converter and the grid front end a DC/AC. The needs of two stages converter obviously means an increasing in circuitry complexity, circuit size, losses, and cost. With the spreading of distributed generation, especially in micro generation, the increasing of all these issues penalize the installation of new generating units. In this context, this thesis addresses a singlestage DC/DC + DC/AC converter, proposed in early 2000s, called the Z-Source converter, which is an interesting solution to grid tie distributed generators. However, until now this converter was not properly mathematically modeled considering all non-linearity due DC to AC coupling. So, this thesis presents the complete mathematical model for this converter in abc, αβ and dq reference frames, where is evidenced the coupling between DC and AC sides, also defines the complete voltage gain expression, showing the gain limitation when all losses are considered. Moreover, other contribution of this work is the analysis of control strategies for DC and AC sides. Notably in AC control, is proposed the use of voltage oriented control (VOC) technique for Z-Source inverter, for grid tie applications, not considered yet for this converter, which reduces the mathematical and computation efforts necessary to control the power injected into the electrical network by an electronic converter.