CONTROL DUAL APLICADO A UN CONVERTIDOR MULTINIVEL FLYING CAPACITOR

Abstract

En la actualidad existen diversas técnicas de control empleadas en convertidores de potencia. Dentro de estas técnicas el Control Predictivo basado en Modelo (MPC, del inglés: Model Predictive Control) ha emergido como una prometedora técnica de control. A lo largo de las últimas décadas han sido propuestos diferentes enfoques del control predictivo para manejar convertidores de potencia, mostrando que estos métodos presentan ciertas ventajas cuando se les compara con el tradicional esquema de control lineal con Modulación de Ancho de Pulsos (PWM, del inglés: Pulse-Width Modulation). La principal ventaja de los esquemas MPC es su simplicidad conceptual, el sencillo tratamiento de no-linealidades y su capacidad de controlar sistemas multivariables con una estructura simple en su formulación. Dado que el control predictivo depende fuertemente del modelo del sistema empleado, puede presentar problemas de robustez frente a cambios y errores de modelado del sistema, además de presentar, en general, un error no nulo en estado estacionario. Por otro lado, las estrategias tradicionales de control lineal presentan una alta ganancia a las frecuencias de interés, asegurando error estacionario cero incluso ante errores en el modelo. Uno de los principales inconvenientes de ciertas estrategias MPC para convertidores de potencia, es su actuación en el domino de la frecuencia, la cual se encuentra ampliamente esparcida, esto puede excitar resonancias no modeladas y dificultar alguna acción de filtrado para reducir el contenido armónico. En los controles tradiciones que emplean modulación PWM las armónicas se encuentran bien definidas, facilitando la inclusión de filtros. En este trabajo se propone desarrollar un esquema de control dual que combine las mejores prestaciones de ambos esquemas de control; lineal con PWM y MPC, logrando as?? una robusta y poderosa herramienta, abriendo nuevas posibilidades en el área del control de convertidores de potencia. Para demostrar el funcionamiento de la nueva estrategia de control dual, ésta se implementar á en un convertidor Flying Capacitor (FC, del inglés: Flying Capacitor). Desde el punto de vista del control, esta topolog?á es altamente exigente debido a las no-linealidades y restricciones presentes en el sistema, las que hacen compleja la aplicación directa de un controlador lineal que permita controlar todas las variables involucradas. Los resultados obtenidos se validarán con simulaciones y de forma experimental utilizando un convertidor FC trifásico de tres celdas con una potencia de 8kW alimentando una carga estática R ? L.