Comparación de técnicas de control predictivo para un convertidor matricial indirecto con minimización de potencia reactiva, aplicado a un sistema multidrive compuesto por dos motores de inducción

Abstract

La electrónica de potencia es una de las claves para combatir la crisis climática desde la ingeniería eléctrica, gracias a los desarrollos e implementaciones en eficiencia energética. Los convertidores son capaces de administrar la energía de forma inteligente, además de ampliar el rango de operación de los motores de inducción, máquinas robustas pero que por si solas son poco eficientes. En el presente trabajo se estudian y comparan tres técnicas de control predictivo aplicadas a un convertidor matricial indirecto, pertenecientes a la familia de convertidores AC/AC, destacados principalmente por la ausencia de condensadores en el DC-Link, lo que los hace más pequeños, livianos y de mayor vida útil, ya que los condensadores requieren de mantención o recambio continuo. El control predictivo es útil como solución a problemas en donde el modelamiento es complejo, ya que permite trabajar con sistemas de múltiples entradas y salidas, además de agregar restricciones o comportamientos no lineales de forma sencilla. La implementación se hace mediante simulación en Matlab-Simulink, replicando trabajos anteriores en materia de control predictivo a frecuencia variable y frecuencia fija. Luego se integra la principal innovación de este trabajo, en donde se utiliza el control predictivo secuencial para el control de torque y flujo de dos máquinas eléctricas, mientras se minimiza la potencia reactiva en la entrada del convertidor. El alcance del trabajo es exclusivamente teórico en entorno de simulación y no considera montaje de set up experimental. Como resultado se encuentra que las tres técnicas logran un buen desempeño en aspectos de seguimiento de referencias, minimización de potencia reactiva, pero un desempeño levemente deficiente en cuanto a distorsión armónica. En desempeño general, el control predictivo a frecuencia variable es el que consigue mejores resultados, seguido por el control predictivo secuencial y frecuencia fija. La principal desventaja del control predictivo a frecuencia variable es que requiere de una mayor capacidad de cálculo, por lo que el control predictivo secuencial se propone como una buena alternativa al momento de trabajar con capacidad de cálculo limitada. Mientras que la principal característica que presenta el control predictivo a frecuencia fija es su baja distorsión armónica en la carga.