Desarrollo de esquemas de control predictivo aplicado a convertidores estáticos de tipo multinivel.

Herrera Quezada, Oscar Humberto (2018) Desarrollo de esquemas de control predictivo aplicado a convertidores estáticos de tipo multinivel. Maestría thesis, Universidad Autónoma de Nuevo León.

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Resumen

Los convertidores electrónicos de potencia se emplean en diferentes aplicaciones como la propulsión de vehículos eléctricos, sistemas de alimentación ininterrumpida, energías renovables entre otras. Estos convertidores generalmente son de dos niveles y son regulados por controles lineales. Sin embargo, entre sus desventajas se encuentran pérdidas de energía y tener un alto contenido armónico. Por otro lado, el uso de convertidores de más niveles reduce el contenido armónico y produce una señal de tensión escalonada de una mayor cantidad de niveles discretos. Sin embargo, una mayor cantidad de niveles en el convertidor incrementa la cantidad de voltajes a balancear al igual que el número de estados lo cual aumenta la complejidad para regular el sistema. Entre las diferentes técnicas que se utilizan para el control de convertidores multinivel podemos mencionar modos deslizantes, PWM, LQR, space-vector y el control predictivo. La mayoría de estas técnicas requieren conocer el estado del convertidor, el cual en ocasiones no está disponible, por lo que se ha propuesto el uso de sensores matemáticos conocidos como observadores.En esta tesis se desarrolla una estrategia de control predictivo para convertidores estáticos de tipo multinivel. La técnica aplicada es el modelo de control predictivo con conjuntos de control finito (FCS-MPC). Dicha técnica esta basada en el conocimiento del modelo de convertidor, su comportamiento híbrido (dinámica continua y discontinua) y el conocimiento de la solución del sistema entre conmutaciones. El convertidor a analizar es un inversor de diodo anclado (NPC) de tres niveles que tiene un comportamiento lineal entre conmutaciones, por lo que es posible estimar su comportamiento futuro y mediante un criterio escoger la configuración adecuada. Los FCS-MPC estudiados en la literatura disponen de los parámetros y el estado del inversor, cuyo conocimiento podría presentar un comportamiento no adecuado. En este trabajo se diseña un observador interconectado adaptativo para cada condensador que permita estimar los voltajes de los condensadores y los parámetros de manera simultánea. El esquema propuesto, permite el seguimiento de la corriente de referencia y el equilibrio de los condensadores para determinar las entradas del sistema lo cual evita la necesidad de usar técnicas de modulación.

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