Alumno

Juan Ignacio Rodríguez Tavera

   »  Generación: Septiembre2012
   »  Grado: Maestría en Ingenieria Electrica
   »  Asesor: Homero Miranda Vidales
   »  Co-asesor: César Fernando Francisco Méndez Barrios
   »  Línea de Investigación: Control Automático
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NOMBRE DE TESIS
Control MPC de un Rectificador de Frente Activo con Capacidad de Filtro de Corriente Basado en un Convertidor de Diodos de Enclavamiento

RESUMEN:

El convertidor de tres niveles con diodos de enclavamiento o convertidor con punto neutral de enclavamiento (NPC) ha sido ampliamente utilizado en la industria de media y alta tensón como etapa de potencia para el acondicionamiento de energía y como variador de velocidad en motores de inducción. El convertidor NPC, al igual que otros convertidores con bus de cd de condensador dividido (Split-capacitors), presenta un problema de desbalance en el voltaje de cada uno de los condensadores que dan forma al bus de cd. Este problema operativo aunado a los problemas funcionales de la aplicación de este tipo de convertidores, deber´an ser tratados mediante un análisis global del sistema. Entre las aplicaciones más comunes del convertidor NPC, se encuentran: corrección de factor de potencia, filtros activos, variadores de velocidad para motores de inducción y como enlace en sistemas HVDC basados en convertidores fuentes de voltaje (VSC-HVDC). Dentro de las funciones del convertidor NPC, debido a las bondades que ´este presenta, está la función como rectificador con frente activo (AFE), en el que el convertidor NPC reemplaza a un rectificador convencional, manteniendo el objetivo operativo, que es el de rectificar el voltaje en alterna y mantenerlo en un nivel de cd constante con un rizado mínimo de tensión, pero a diferencia del rectificador con diodos semiconductores, el voltaje en el bus de cd puede variar la magnitud a través de la modificación del ciclo de trabajo en los interruptores de potencia; además de lo anterior, el AFE permite obtener una corriente puramente sinusoidal con niveles de distorsión armónica (THD) relativamente baja, y al mismo tiempo proveer a la carga un voltaje regulado. Por otra parte, la cantidad de potencia reactiva entregada por la fuente puede ser manipulada con el objetivo de alcanzar un factor de potencia cercano a la unidad en la entrada del convertidor. Además, el AFE se emplea para compensar el faltante de potencia reactiva en la red eléctrica. La función de este convertidor puede extenderse a filtro activo de corriente, en d´onde el AFE se conecta en paralelo a un conjunto de cargas no lineales, la cuales demandan una alta cantidad de componentes armónicas y el AFE, con función extendida, deber´a proveer las componentes armónicas demandadas por las carga no lineales. Para el control de los AFE, se han propuesto esquemas de control basados en técnicas de modulación de ancho de pulso (PWM). Los algoritmos m´as populares son los basados en el control de voltaje orientado (VOC) y el control directo de potencia (DPC). La desventaja de estos esquemas de control es que necesitan una linealización local para el diseño del control lineal. En los últimos a˜nos, el control predictivo se ha vuelto una solución para el control de convertidores electrónicos de potencia. El MPC considera el modelo del sistema, con el objetivo de predecir el desempeño futuro de las variables sobre un marco de tiempo (múltiplo entero del periodo de muestreo). Estas predicciones son evaluadas en base a una función de costo, y entonces la secuencia que minimiza la función de costo es seleccionada, obteniendo de este modo las acciones de control futuras. Existen varios esquemas de control predictivo seg´un el modelo, entre los más utilizados en aplicaciones de electrónica de potencia es el control predictivo generalizado (GPC) y el Control de Conjuntos Finitos - MPC (FCS-MPC), entre otros. En este trabajo de tesis se propone desarrollar un esquema de control predictivo basado en modelo GPC para un convertidor de tres niveles punto neutral de enclavamiento como rectificador activo y función de filtro activo de corriente.