Convertidor Trifásico Bidireccional y Bifuncional Usando Control FSC-MPC para Sistemas Híbridos de Generación Distribuida

Abstract

Se presenta el desarrollo de un convertidor electrónico trifásico de potencia, el convertidor utiliza IGBTs como dispositivos electrónicos de potencia, puede actuar de manera bifuncional como rectificador trifásico de onda completa o como inversor trifásico de tres brazos, utilizando el mismo puente trifásico de potencia para la conversión, el diseño del control se realiza mediante la técnica de FCS-MPC (Finite Commutations Set -Model Predictive Control). Se evalúa la calidad de la conversión de energía eléctrica, evaluando los parámetros medio y eficaz de las tensiones y corrientes, con diversos tipos de cargas. Así como también la distorsión con el coeficiente THD, la frecuencia y la fase. El convertidor busca ser muy flexible y en cierta forma universal para la conversión de energía AC-DC y DC-AC, para aplicaciones diversas en el campo de los sistemas de generación distribuida de energía, en particular con presencia de fuentes renovables de energía. El modelamiento y las pruebas han sido realizados con MATLAB, SIMULINK. Las cargas también han sido modeladas para aplicaciones típicas con características reales, así en el caso de rectificador la carga de ensayo se ha considerado una batería de iones de litio, después con un motor de DC de 5HP,240 v y 1750 rpm, para posteriormente ensayar con una carga general de características RL. Para el inversor se ensaya con una carga trifásica RL balanceada y a continuación con un motor asincrónico trifásico de tipo jaula de ardilla. Los resultados son presentados mediante gráficos y tablas para una mejor comprensión de dichos resultados obtenidos en las simulaciones. La funcionalidad y la operación del convertidor desarrollado es explicado mediante diagramas de bloques que incorporan las unidades que conforman el convertidor incluyendo las unidades de control, la unidad de comando, la unidad de conmutación de selección de operación, así como también la unidad de potencia. Los resultados obtenidos muestran buenas características funcionales del convertidor en sus dos modos de operación, reflejado en los parámetros medidos en las pruebas de simulación.