CONTROL PREDICTIVO DE UNA FUENTE DE ALIMENTACIÓN AC PARA AERONAVES BASADA EN UN CONVERTIDOR MATRICIAL

Abstract

El objetivo esta memoria es discutir la factibilidad de utilizar convertidores matriciales indirectos, controlados con control predictivo basado en modelos, en aviones. Primero se discute la tendencia a incorporar cada vez más componentes eléctricos en los aviones, particularmente electrónica de potencia, reemplazando a los sistemas que sol?án ser neumáticos ó hidráulicos, y los beneficios de esto. Luego se discuten las distintas aplicaciones eléctricas que se están desarrollando con este fin. En particular se presenta la topolog?á del convertidor matricial indirecto para ser utilizada en el control de los sistemas de generación eléctrica y de los actuadores de vuelo del avión, destacándose el hecho de que este convertidor no requiere de un capacitor en su enlace DC, lo que lo hace más compacto y resistente a las condiciones ambientales adversas experimentadas durante el vuelo que los convertidores que si lo tienen. Su capacidad de controlar el factor de potencia en la entrada, lo que le da una ventaja frente a los cicloconvertidores. Además de la posibilidad de implementar el método de conmutación de corriente cero en el enlace DC, el que es mucho más seguro que los métodos de conmutación que pueden utilizarse en los convertidores matriciales directos y que tiene la ventaja adicional de que elimina las pérdidas de conmutación en la etapa rectificadora. También se discuten los métodos de control predictivo de la corriente y del voltaje de salida, as?? como la técnica de control de la potencia reactiva de entrada mediante la minimización de ésta y mediante la imposición de la corriente de entrada, las que también reducen las armónicas, disminuyendo el desgaste de los devanados, aumentando la eficiencia y reduciendo el peligro de interferencia con las comunicaciones del avión. Si bien generalmente se considera que el control predictivo es una técnica costosa en términos de la capacidad de cálculo que demanda de los controladores, la naturaleza discreta del convertidor ayuda a disminuir la cantidad de cálculos necesarios, y se pueden realizar algunas aproximaciones que la disminuyen aún más. Más adelante, se presentan los resultados obtenidos de la simulaci ón de un control predictivo de voltaje y se prueban, separadamente, ambas estrategias de control de la potencia reactiva en la entrada, comparándolas con la norma MIL-STD-704F. De esta forma se llega a la conclusión de que ambas tienen un buen desempeo, pero que la técnica de minimización de la potencia reactiva es más sencilla de implementar y que su principal debilidad, incapacidad mantener bajo el contenido armónico de la corriente de entrada cuando el voltaje de entrada está distorsionado, puede ser compensada con un mejor diseo de los generadores del avión.