"Implementación de estrategia modificada de vectores virtuales con estabilización a la lazo cerrado de la tensión de condensadores del inversor NPC VSI de tres niveles"

Abstract

La penetración de las fuentes de energía renovable, que generalmente se caracterizan por operar de manera intermitente, con velocidad y frecuencia variable, hace necesario el uso de conversores para conectar estas fuentes a la red eléctrica, que opera con tensiones y frecuencias constantes. La tecnología de conversores no ha dejado de evolucionar, nuevas topologías de conversores están ingresando a la industria, el objetivo de esta memoria es presentar las topologías multiniveles y profundizar en la topología del conversor de tres niveles de neutro enclavado por diodos (NPC). Las ventajas principales de estos dispositivos respecto a los conversores convencionales de dos niveles son: Mejor calidad de corriente que se refleja en menor THD y la posibilidad de reducir la frecuencia de switching y con ello aumentar la eficiencia en la conversión de energía. Estos inversores tienen aplicaciones en muchos ámbitos de la industria eléctrica, como en los sistemas de conversión eólicos, sistemas fotovoltaicos, mejora de la calidad del producto energía eléctrica, motores de velocidad variables, entre otras. El objetivo específico de este trabajo es operar un inversor de tres piernas usando la modulación SVM de vectores virtuales, a baja frecuencia de switching. El desarrollo del trabajo llevó a que lograr esto era bastante complejo, debido a desbalances inesperados de la tensión de los condensadores del DC-LINK lo que requirió modificar la modulación de vectores virtuales e implementar una estrategia de lazo cerrado para estabilizar la tensión de los condensadores, pero conservando el núcleo de la modulación de vectores virtuales. La lógica utilizada fue no suponer a priori que la modulación de vectores virtuales por si sola logra estabilizar la tensión, sino buscar un espacio de trabajo donde se pudiera sintetizar correctamente la tensión de salida y además lograr estabilizar la tensión de los condensadores del DC-LINK, para ello fue necesario definir las funciones de desviación de tensión y encontrar de manera veloz las soluciones de estas ecuaciones, utilizando técnicas de optimización lineal. Los resultados obtenidos fueron satisfactorios ya que se pudo sintetizar correctamente la tensión y además estabilizar la tensión de los condensadores operando a baja frecuencia de switching. El costo de esto fue que la complejidad computacional aumento ostensiblemente, pero un análisis matemático e informático más profundo podría simplificar la solución conservando sus cualidades.