Control of the modular multilevel matrix converter based on continuous control set model predictive control

Abstract

El convertidor matricial modular multinivel (M3C) es un convertidor de potencia AC/AC conformado por 9 ramas, el cual ha sido propuesto para soluciones de alta potencia como accionamientos o sistemas de conversión eólicos. Debido a su inherente complejidad, el control del M3C típicamente se subdivide en varias metas, además de dos modos de operación: Modo de Frecuencias Distintas (DFM), y Modo de Frecuencias Iguales (EFM). En operación EFM, el control es más complejo y requiere consideraciones adicionales. Este trabajo presenta un esquema de regulación de energía y corrientes circulantes para el M3C utilizando Control Predictivo con Variables Continuas (CCS-MPC) en dos etapas. La primera etapa MPC usa un problema de programación cuadrático con restricciones de igualdad, el cual su solución es obtenida de manera analítica. Esta formulación sirve tanto para DFM como para EFM. La segunda etapa MPC controla las corrientes circulantes, donde se definió un problema de programación cuadrática con restricciones de desigualdad. Para resolver este problema, se implementó un algoritmo de conjunto activo (active-set). La validación de este trabajo se completó por medio de resultados de simulación y experimental en un prototipo M3C de 27 celdas. Según los resultados obtenidos, el esquema propuesto permite un buen desempeño del M3C.