Control de potencia de un inversor trinivel conectado a red

Canal Barquero, José Ramiro
Oyarbide Usabiaga, Estanislao (dir.)

Universidad de Zaragoza, EINA, 2012
Departamento de Ingeniería Electrónica y Comunicaciones, Área de Tecnología Electrónica

Ingeniero Industrial

Resumen: El presente proyecto se ha llevado a cabo dentro del Grupo de Electrónica de Potencia y Microelectrónica, del Departamento de Electrónica y Comunicaciones, de la Universidad de Zaragoza. En concreto en las instalaciones del I3A (Instituto Universitario de Investigación en Ingeniería de Aragón) donde se ubica el grupo de investigación. El objetivo del proyecto ha sido la preparación de una plataforma de ensayos ya existente, cuyo elemento principal es un inversor trifásico de tres niveles de diodos anclados, en el que se pretenden implementar diferentes estrategias de control. En concreto, en este proyecto se ha implementado un control vectorial de corriente con modulación vectorial. La razón de investigar el comportamiento real de diferentes algoritmos de control en un inversor de estas características, es la posibilidad de generar energía eléctrica a tensiones medias, es decir 12 kV. Estos nuevos algoritmos de control posibilitan la disminución del contenido en armónicos con un mejor comportamiento ante transitorios, es decir se mejora la calidad de onda generada. Las ventajas intrínsecas consisten en eliminar los filtros y transformadores a la salida del inversor, y así mismo elevar la potencia capaz de entregar. Parámetros inalcanzables con los inversores binivel con control SPWM que se utilizan en la actualidad. Estos puntos son muy interesantes para la tecnología de los aerogeneradores por lo que el proyecto se orienta a esta aplicación en concreto. Una parte importante del proyecto ha sido la preparación de la plataforma de ensayos, por un lado se han añadido ciertas funciones al circuito de potencia y se han subsanado una serie de problemas, por otro lado se ha sustituido todo el sistema de control formado por una DSpace de Mathworks conectada a una FPGA de Xilinx, por un cRIO de la empresa National Instruments. Se llegó a un acuerdo de colaboración con National Instruments Spain para la utilización de sus dispositivos y su software, el cual nunca había sido usado dentro del grupo de investigación para lo que asistí a un curso de formación. De esta manera se pusieron de relieve tanto las ventajas como las desventajas de este dispositivo y de su forma de programación para la realización de prototipado rápido. El objetivo de esta colaboración ha sido informar a National Instruments de las capacidades de sus dispositivos para aplicaciones de electrónica de potencia, informándoles de nuestras necesidades, y del comportamiento de su sistema conforme avanzaba el proyecto. Por otro lado se evaluó tanto el hardware como el software para su uso en proyectos futuros en aplicaciones dentro del campo de la electrónica de potencia. Otra parte del proyecto, consistió en simular en Matlab Simulink los algoritmos que conformaban un control vectorial de corriente con modulación vectorial, desarrollado por el director de este proyecto. Se implementaron en un cRIO, el cual tuvo que ser programado en tres lenguajes de programación diferentes, LabView, código c, y lenguaje VHDL. Una vez que se tuvo la plataforma y el control en condiciones óptimas, se realizaron ensayos experimentales en los que se comprobó el funcionamiento del modulador y el control completo con una carga pasiva a la salida del inversor. El último ensayo consistió en conectar la salida del inversor a la red trifásica, y controlar el intercambio de potencia activa y reactiva con la red eléctrica.

Palabra(s) clave (del autor): control de potencia ; control vectorial ; inversor trifásico ; vsi

Tipo de Trabajo Académico: Proyecto Fin de Carrera