DIMENSIONAMIENTO DE LOS COMPONENTES DE POTENCIA DE UN INVERSOR MULTINIVEL DE MEDIA TENSIÓN

Abstract

En este documento se elabora una metodología que permite dimensionar adecuadamente los componentes de potencia que forman parte de un inversor eléctrico multinivel tipo fuente de tensión (VSI). Dichos componentes son: los semiconductores, los condensadores y el transformador del equipo. Este análisis se desarrolla para cuatro topologías de inversor distintas: Cascaded Multicell, Flying Capacitor, Neutral Point Clamped y Neutral Point Piloted. Los resultados obtenidos son contrastados con simulaciones para determinar su validez y precisión. Queda a elección del lector la implementación de factores de seguridad al seleccionar los dispositivos. El capítulo 3 está dedicado a proporcionar información acerca del sistema analizado, el método desarrollado y las consideraciones hechas al aplicarlo. El sistema completo se divide en tres partes: el subsistema de alimentación, el DC-link y el subsistema de salida. El primero se compone de la red eléctrica, el transformador y el (los) condensador(es), mientras que el último, del inversor y la carga. Por su parte, el DC-link hace la unión entre ambos subsistemas. Para cada una de estas partes se detalla la función que cumplen y se introduce el modelo utilizado para realizar su análisis. Luego se hace una presentación de los componentes a dimensionar, sus distintas tecnologías y las cantidades que deben conocerse a la hora de seleccionarlos. Posteriormente, se introducen el método desarrollado y el enfoque utilizado para realizar el análisis del sistema. Este capítulo finaliza haciendo mención a los criterios de diseño que deben tenerse en consideración a la hora de diseñar un inversor. En los capítulos 4 y 5 se analiza el funcionamiento de los subsistemas de alimentación y de salida, respectivamente. Como resultado, se obtienen expresiones que describen el comportamiento de las cantidades relacionadas con el dimensionamiento de componentes en función del punto de operación del sistema. Ambos estudios son realizados de manera general, lo que permite utilizar los resultados para distintos niveles de tensión y potencia del sistema completo. El capítulo 6 expone en detalle los pasos del método de dimensionamiento y muestra ejemplos de su aplicación para las topologías consideradas. En cada uno de ellos se contrastan los resultados obtenidos con simulaciones. Finalmente, el capítulo 7 muestra las conclusiones realizadas una vez desarrollado el análisis expuesto en este documento.