Browsing by Author "MAYORGA GALLEGOS, NICOLÁS ANTONIO"
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Thesis ESTUDIO DE TOPOLOGÍAS DE CONVERTIDORES MULTINIVEL PARA DISEÑO DE INVERSORES EMPLEADOS EN INSTALACIONES FOTOVOLTAICAS(2019) MAYORGA GALLEGOS, NICOLÁS ANTONIO; Universidad Tecnica Federico Santa Maria UTFSM ELECTRONICA; LLOR CARRASCO, ANA MARIA; PEREZ LEIVA, MARCELO ALEJANDROLa energía solar fotovoltaica es una de las energías renovables más utilizadas en la actualidad,esto se debe a la gran disminución del costo de los paneles en los últimos años y los avances enconvertidores para este tipo de aplicación. Su modularidad permite que sus aplicaciones puedanser de pequeña o gran escala. Éstas van desde un pequeño sistema para calentar el agua de un usodoméstico, hasta una gran planta de generación eléctrica.La energía suministrada por los paneles fotovoltaicos es continua (DC) y puede funcionar demanera aislada o conectado a red. Para realizar una conexión a red, generalmente se requieren dosetapas, una etapa de elevación de tensión (DC-DC) y otra etapa de conversión de tensión de continuaa alterna (DC-AC). La primera etapa se debe al bajo voltaje DC entregado por cada panel,el cual no es su ciente para alcanzar los niveles de tensión de la red. La topología más utilizadaen la industria para esta tarea, corresponde al convertidor DC-DC Boost seguido de un inversor(DC-AC). En este contexto, la investigación y desarrollo busca tener convertidores de menor tamaño y mayor e ciencia. Una forma de realizar esto es reducir el número de etapas, buscando unaalternativa al convertidor Boost.Dentro de las alternativas actuales para una conexión directa DC-AC de paneles a la red seencuentran los convertidores basados en redes de impedancia, los cuales pueden reemplazar la etapaDC-DC con el n de disminuir pérdidas de conmutación generadas por el convertidor Boost.Existen varias redes de este tipo, sin embargo, una de las topologías más prometedoras correspondea la topología Quasi-Z, debido a que cumple con un alto factor de elevación de tensión y bajaspérdidas.Si bien la utilización de este tipo de redes de impedancia favorece la e ciencia al reducir elnúmero de etapas, el control y diseño es más complejo que los convertidores convencionales, ya quese debe controlar el factor de elevación de tensión junto a las corrientes que se inyectan a la red.Existen varios tipos de control para los convertidores basados en redes de impedancia, sin embargo,en este trabajo de título se estudia la modulación PWM (Pulse Width Modulation), quetiene varias implementaciones, entrando en detalle en tres de ellas. Este tipo de modulación introduceun contenido armónico de alta frecuencia en las corrientes de salida del convertidor queserán inyectadas a la red, por lo que necesita una etapa de ltrado antes de la conexión a red. Esimportante mencionar que el control del factor de elevación y de las corrientes de conexión a redse realiza por separado, y su relación está sujeta a una restricción propia de la modulación.La etapa de conversión DC-AC, realizada por un inversor, es obligada para una conexión a reddebido a que se requiere pasar del voltaje continuo (DC) entregado por los paneles al voltaje alterno(AC) de la red. Para esto existen diferentes topologías de inversores que pueden o no ser multinivel.Sin embargo, en la actualidad surge un mayor interés en trabajar con convertidores multinivel,ya que generan una señal de mayor calidad debido a que contienen un mayor número de nivelesde tensión, reduciendo el contenido armónico de la corriente entregada a la red. Dado lo anterior,se decide trabajar con un inversor de tres niveles donde la topología seleccionada corresponde alinversor T-Type.En este trabajo de título se diseña y simula un inversor T-Type de tres niveles, precedido de unared de impedancia Two-Quasi-Z, todo conectado a red. En una primera etapa se implementa el controlen lazo abierto para determinar la mejor modulación PMW a utilizar. Una vez seleccionada lamodulación, se diseña el control en lazo cerrado sintonizando de manera adecuada los controladores,para posteriormente realizar la simulación del circuito conectado a red mediante el software PLECS.Finalmente, de acuerdo a los resultados obtenidos, se concluye que es posible controlar de formaindependiente el factor de elevación y las corrientes que se inyectan a la red, siempre y cuando secumpla con la restricción propia de la modulación. Además, se logra reducir el número de etapas alutilizar este tipo de redes siendo una buena alternativa al convertidor DC-DC utilizado actualmentepara aplicaciones de baja potencia.
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