Métodos de equilibrado de convertidores modulares cascada

Abstract

Este trabajo describe dos métodos de equilibrado para convertidores de potencia modulares con topología en cascada: uno diseñado para convertidores de tipo CHB, y el otro para MMCs. Ambos métodos consideran la posibilidad de distribuir libremente la energía entre los módulos (de puente o de rama) que conforman los convertidores. De esta forma el funcionamiento del convertidor puede mantenerse estable aun cuando unos módulos tienen más tensión de DC-link que otros por decisión del usuario. El interés de esta investigación es desarrollar métodos generales que contemplen todas las posibilidades de los convertidores, de modo que puedan ser empleados en cualquier tipo de aplicación. Para alcanzar este objetivo, en los capítulos 2 y 6 se modelan el CHB y el MMC, respectivamente. Se hace un extenso desarrollo matemático en el que se considera el caso más general posible. De esta forma los modelos pueden ser empleados también en futuros trabajos de investigación. A partir de estos modelos, en los capítulos 3 y 7 se propone un método para cada convertidor. Por un lado, el método dado en el capítulo 3, aprovecha todas las redundancias de un convertidor CHB para minimizar el error de tensión de sus DC-links, las pérdidas de conmutaciones y la desviación de potencia en cada módulo. Por otro lado, el método del capítulo 7 utiliza las corrientes circulantes de un MMC para transferir potencia entre sus ramas, incluso cuando el convertidor esté conectado a una red desequilibrada en tensión. Pese a la complejidad matemática de los modelos, los métodos propuestos pueden ejecutarse en el hardware de control habitual en un tiempo razonable. Ambos métodos son probados en un convertidor de laboratorio y los resultados obtenidos se muestran y se discuten en los capítulos 4 y 8. El capítulo 9 resume las conclusiones a las que se llega a partir de estos resultados.