RECONFIGURACIÓN DE CONVERTIDORES MULTICELDA EN CASCADA BAJO OPERACIÓN EN FALLA

Abstract

En este trabajo nos concentraremos en uno de los convertidores multinivel más conocidos, el convertidor multicelda en cascada. Este inversor consta 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. A la combinación de un puente H y un DC-link la llamaremos celda. La conexión serie de estas celdas permite aumentar el voltaje aplicado a la carga y, mediante una apropiada modulación, aumentar los niveles del voltaje en la misma y por ende mejora la calidad de las corrientes en la carga. La configuración modular descrita previamente entrega a este convertidor una interesante cualidad: la capacidad de continuar operando incluso habiendo fallado una o más de sus celdas. Una vez que el flujo de energía hacia la carga ha sido asegurado, es completamente necesario tomar medidas para lograr entregar voltajes balanceados a la carga. Existen multiples maneras de enfrentar este problema. En este trabajo exploraremos en un principio el método utilizado en la industria, el cual corrige el desfase de las fundamentales entre las fases del inversor de manera que la carga reciba voltajes balanceados. Sin embargo, existe una modificación a este método que permite mejorar desde diversos puntos de vista la operación del convertidor bajo ciertas condiciones. Esta modificación será validada a través de la construcción y ensayo de un prototipo experimental de once niveles. En una segunda parte se reemplazará el tradicional rectificador a base de diodos utilizado en la entrada de cada celda por rectificadores de frente activo trifásicos (AFE). Estos rectificadores nos permitirán manejar el voltaje de los enlaces de continua y así aumentar el número de grados de libertad a la hora de reconfigurar el convertidor al ocurrir una falla. Con este grado de libertad adicional, será posible suplir la carencia de celdas aumentando el voltaje del enlace de continua en las celdas operativas de manera de manejar la carga incluso en las mismas condiciones que sin celdas defectuosas. Para validar los resultados en este caso, se construirá un prototipo experimental de siete niveles por fase.