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COMPENSACIÓN DE ARMÓNICOS DE CORRIENTE UTILIZANDO PUENTES- H GOBERNADOS CON CONTROL PREDICTIVO
(Universidad Técnica Federico Santa María, 2013) ASTUDILLO SILVA, DAVID A.; ASTUDILLO SILVA, DAVID A.; Universidad Técnica Federico Santa María UTFSM. DEPARTAMENTO DE INGENIERIA ELECTRICA; LEZANA ILLESCA, PABLO ANDRÉS; JULIET AVILÉS, JORGE ANDRÉS
En este trabajo se propone la utilización de un filtro trifásico activo que pueda conmutar a frecuencias superiores que las de un convertidor de baja frecuencia de conmutación y que no necesite fuentes externas de alimentación. Cada fase de este filtro está conformada por un Puente-H y un condensador flotante por dc-link. Este conjunto está conectado en serie a un convertidor trifásico NPC de baja frecuencia de conmutación y juntos alimentan una carga resistiva-inductiva (RL). Los objetivos de este filtro son dos: disminuir el contenido armónico de la tensión aplicada a la carga para disminuir el THD en la corriente resultante y, al mismo tiempo, mantener estable la tensión de los condensadores flotantes de cada fase del filtro. Para esto, el filtro es gobernado con control predictivo y, como se verá, es necesario el uso de un factor de ponderación variable en el funcional de costo para cumplir con ambos objetivos. La tensión entregada por el convertidor principal NPC es modulada con patrones SHE, para eliminar la 5ta y 7ma armónicas de esta variable. Mientras este convertidor es modulado sincrónicamente, el filtro activo trifásico es modulado asincrónicamente, teniendo una frecuencia de conmutación aleatoria dependiente de la actuación indicada por el control predictivo en cada instante de muestreo. Finalmente, el factor de ponderación variable en el funcional de costo es obtenido a través de simulaciones, para luego ser validado experimentalmente en el prototipo de 3kW descrito en el parrafo anterior.
COMPENSACIÓN DEL RIPPLE DEL TORQUE EN MOTORES SINCRÓNICOS DE IMÁNES PERMANENTES CON ALGORITMO DE CONTROL PREDICTIVO
(Universidad Técnica Federico Santa María, 2013) Orellana Cortés, Álvaro Alfonso; Universidad Técnica Federico Santa María UTFSM. DEPARTAMENTO DE INGENIERIA ELECTRICA; JULIET AVILÉS, JORGE ANDRÉS; MORA CASTRO, ANDRÉS FELIPE; LEZANA ILLESCA, PABLO ANDRÉS
Este trabajo trata el tema de la oscilación en el torque de las máquinas de imanes permanentes, cuyo origen son la interacción de los imanes del rotor con las ranuras del estator, el flujo enlazado no-sinusoidal y las armónicas temporales. Para mitigar las armónicas de torque producto del flujo enlazado y las armónicas temporales, se propone una estructura de control predictivo. Se evalúa el desempeo de éste y distintas variantes para el esquema de control. Las componentes de torque oscilatorio producido por las ranuras son minimizadas inyectando una seal de precompensación a la referencia de torque electromagnético. Las componentes de flujo armónico son obtenidas con mediciones offline y la función de precompensación es obtenida de manera online y offline. Los resultados y las comparaciones entre distintas alternativas de la estructura de control son mostrados mediante simulaciones y con resultados experimentales. Se logra una mitigación del ripple del torque con el método propuesto, logrando una reducción considerable en las oscilaciones de la velocidad mecánica en estado estacionario. Estas mejoras son visibles a baja velocidad.
CONTROL DE TEMPERATURA EN EL SECADO DE TRANSFORMADORES MEDIANTE LA INYECCIÓN DE CORRIENTES DE BAJA FRECUENCIA
(Universidad Técnica Federico Santa María, 2015) URQUIETA RÍOS, RUBÉN MARCO A.; URQUIETA RÍOS, RUBÉN MARCO A.; Universidad Técnica Federico Santa María UTFSM. Departamento de Ingeniería Eléctrica; LEZANA ILLESCA, PABLO ANDRÉS; FOURNIÉS LATORRE, GASTÓN ANDRÉS
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CONTROL DE UN MOTOR DE INDUCCIÓN ALIMENTADO POR UN CONVERTIDOR MULTICELDA EN CONDICIONES DE FALLA
(Universidad Técnica Federico Santa María, 2010) Mora Castro, Andrés Felipe; Universidad Técnica Federico Santa María UTFSM. Departamento de Ingeniería Eléctrica.Dirección General de Investigación y Postgrado. Programas de Magíster; LEZANA ILLESCA, PABLO ANDRÉS; JULIET AVILÉS, JORGE ANDRÉS
En el último tiempo, los Convertidores Multinivel han surgido como una tecnolog?á importante, ya que ofrecen altos niveles de potencia con formas de onda de muy buena calidad, lo que claramente es beneficioso para la operación de las cargas eléctrica que son alimentadas por estos convertidores. Este trabajo se centrará en uno de los principales exponentes de las topolog?ás multinivel, el Convertidor Multicelda en Cascada (MC). Este inversor se compone de diversos puentes H conectados en serie, cada uno de los cuales es energizado por un DC-link aislado a través de un transformador de múltiples secundarios. La combinación de un puente H y un DC-link es conocido como celda. La conexión serie de estas celdas permite aumentar la tensión aplicada a la carga y, mediante una apropiada modulación, aumentar la cantidad de niveles de tensión en la misma, mejorando de esta forma la calidad de la corriente en la carga. La principal desventaja que afecta a todas la topolog?ás multinivel y, espec??ficamente al convertidor MC, es el alto número de componentes requerido para su construcción, lo que desafortunadamente esta relacionado a una alta probabilidad de falla. Sin embargo, la configuraci ón modular descrita anteriormente le permite a este convertidor seguir operando, incluso si ocurre alguna falla interna en una o más de sus celdas. Una reconfiguración del convertidor MC que corrige el desfase de las fundamentales entre las tensiones de salida del inversor, ha sido propuesta en la literatura, con el fin de obtener tensiones l?ea a l?ea balanceadas, evitando de esta forma, la operación desbalanceada provocada por la falla. Este trabajo presenta el comportamiento transitorio de un motor de inducción cuando es alimentado por un convertidor MC que es reconfigurado en el instante inmediatamente posterior a una falla interna de éste. Se proponen modificaciones al esquema de modulación, as?? como a la técnica de control por campo orientado de la máquina de inducción, para lograr de forma automática un debilitamiento de campo y una modificación en l?ea de la referencia de velocidad, que permita finalmente obtener una operación óptima posterior a la falla independientemente de la caracter??stica de la carga mecánica acoplada al eje del motor. De esta forma, transitorios violentos de torque electromagnético son evitados, mientras se utiliza la potencia máxima disponible en el convertidor fallado. Los métodos propuestos en este trabajo son validados de forma experimental, utilizando un banco de pruebas que consta de un convertidor MC de 11 niveles y una máquina de inducción de 5.5 kW.
CONVERTIDORES EN TRACCIÓN ELÉCTRICA CON MÁQUINAS BRUSHLESS DC
(Universidad Técnica Federico Santa María, 2009) Zulen Olivares, Ramón; Universidad Técnica Federico Santa María UTFSM. Departamento de Ingeniería Eléctrica; JULIET AVILÉS, JORGE ANDRÉS; FUENTES FUENTEALBA, RICARDO; LEZANA ILLESCA, PABLO ANDRÉS
Esta memoria presenta los accionamientos, convertidores y sistemas de control de un vehículo eléctrico de manera general. Para ello se cuenta con: máquinas de comente continua sin escobillas (brushless DC ó BLDC), etapas de control, de potencia y baterías para tracción eléctrica. Estos sistemas son adquiridos en el comercio para el desarrollo del trabajo. Cuando la máquina opera como motor, se muestran las variables de interés para comprender el funcionamiento de los convertidores y poder realizar mejoras y proponer cambios. En particular, se obtiene la característica torque-velocidad y el modelo dinámico. Se trabaja con dos sistemas de almacenamiento de energía: uno en base a baterías de plomo ácido reguladas por válvulas (vahe regulated lead acid ó VRLA), que aportan con la parte mayoritaria de la energía y el otro sistema a base de ultracapacitores que aportan la potencia. Se propone un convertidor que maneje la energía de los frenados para ser recuperada y utilizada en las aceleraciones de la máquina. Se comparan sus características en relación con los convertidores tradicionales para esta operación. Además, se realiza un modelo completo de los sistemas de almacenamiento de energía, obteniendo características, circuitos equivalentes y modelos matemáticos para ser usados en simulaciones y validaciones experimentales. También se propone un convertidor que unifica la recarga de energía y la operación como motor de la máquina. Con esto se elimina la necesidad de tener un convertidor especialmente para la recarga de energía. Inicialmente se presentan las bases teóricas para el desarrollo de la tesis, estas son complementadas con simulaciones computacionales y posteriormente con validaciones experimentales y prototipos de laboratorio.
INCORPORACIÓN DE EFECTOS NO LINEALES EN EL ALGORTIMO DE CONTROL PREDICTIVO DE CORRIENTE PARA CONERTIDORES FUENTE DE TENSIÓN
(Universidad Técnica Federico Santa María, 2014) HERNÁNDEZ ARRIAZA, JUAN PABLO; HERNÁNDEZ ARRIAZA, JUAN PABLO; Universidad Técnica Federico Santa María UTFSM. Departamento de Ingeniería Eléctrica; MORA CASTRO, ANDRÉS FELIPE; LEZANA ILLESCA, PABLO ANDRÉS
En este trabajo se presenta la incorporación del tiempo muerto y de la ca??da de tensión de los semiconductores en el algoritmo de control predictivo basado en modelos (MPC) en su versión de estados finitos (FCS-MPC: finite control-set model predictive control), evaluando su efecto en inversores trifásicos fuente de tensión (VSI) de dos y cinco niveles. El tiempo muerto, incorporado por seguridad para evitar cortocircuitar la fuente de alimentación en la conmutación de semiconductores de una misma pierna, impone tensiones iguales o diferentes a las proyectadas por sistema de control dependiendo el sentido de la corriente en ese instante(tensiones de distorsión) las cuales son una fuente de error adicional en la selección de las tensiones aplicadas a la carga. Para contrarrestar este efecto, se desarrollan diferentes estrategias de control considerando tiempos muertos de 2, 4 y 6?s, aplicadas a diferentes cargas resistiva-inductiva (RL) con constantes de tiempo desde 0.857ms hasta 20ms, con frecuencias de referencias desde 5Hz hasta los 50Hz, e incorporando mejoras en el modelo del inversor a través de la ca??da de tensión en los semiconductores. Como medidas de rendimiento de las estrategias de control, se utilizan el THD y el error en la amplitud de la seal fundamental de corriente. Las estrategias se proponen en base a simulaciones realizadas en MATLABr y Simulinkr, las que son validadas experimentalmente a través de un prototipo de inversor trifásico de voltaje de dos niveles.
REDUCCIÓN DE PÉRDIDAS MEDIANTE CONTROL PREDICTIVO DE INVERSORES TRIFÁSICOS
(Universidad Técnica Federico Santa María, 2012) JAQUE G., LEONARDO (COMISIÓN DE TESIS); JAQUE G., LEONARDO (COMISIÓN DE TESIS); Universidad Técnica Federico Santa María UTFSM. Departamento de Ingeniería Eléctrica; LEZANA ILLESCA, PABLO ANDRÉS; JULIET AVILÉS, JORGE ANDRÉS
En este trabajo se presenta el uso de la técnica MPC en un inversor trifásico de dos niveles fuente de tensión (VSI), que alimenta una carga resistiva-inductiva (RL). Los principales objetivos del bucle de control son los siguientes: obtener seales de buena calidad y reducir las pérdidas del convertidor de potencia. Para ello, se incluye en la función de costo de MPC un término adicional con el fin de penalizar a las pérdidas de conducción y conmutación. Como se verá, el uso de un factor de ponderación variable para ajustar la importancia de este término ofrece un rendimiento mejor que el uso de un factor de peso fijo, tal como se utiliza en todos los trabajos anteriores. Para una correcta aplicación del algoritmo de control propuesto, se requieren expresiones que relacionan la corriente de carga y las pérdidas de los semiconductores. Estas expresiones de las pérdidas se obtienen a través de mediciones experimentales de la tensión de la conducción (para las pérdidas de conducción) y formas de onda de voltaje-corriente (para las pérdidas de conmutación) para una amplia gama de corrientes. Además, se proponen tres criterios para la selección del factor de peso que reduce las pérdidas, al mismo tiempo que mantiene el seguimiento de la corriente de referencia en niveles aceptables, haciendo hincapié en la reducción de las pérdidas, el seguimiento de la corriente o una operación de equilibrio entre las pérdidas y seguimiento de corriente. Todos los criterios propuestos fueron obtenidos a través de los estudios de simulación, los que fueron validados experimentalmente, utilizando para ello un prototipo de inversor trifásico de voltaje de dos niveles alimentando una carga RL.
VALIDACIÓN EXPERIMENTAL DE CONTROL DE CORRIENTE PARA RECTIFICADORES EN PARALELO MEDIANTE UNA TÉCNICA NOVEDOSA
(Universidad Técnica Federico Santa María, 2014) COZMAR ORTIZ, MARCOS FELIPE; COZMAR ORTIZ, MARCOS FELIPE; Universidad Técnica Federico Santa María UTFSM. Departamento de Ingeniería Eléctrica; JULIET AVILÉS, JORGE ANDRÉS; LEZANA ILLESCA, PABLO ANDRÉS
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