ANÁLISIS Y COMPENSACIÓN DE FENÓMENOS NO LINEALES EN CONVERTIDORES MULTICELDA

Abstract

En el ultimo tiempo, los Convertidores Multinivel han surgido como una tecnolog?á importante, ya que ofrecen altos niveles de potencia con formas de onda de muy buena calidad, lo que claramente es beneficioso para la operación de las cargas eléctricas que son alimentadas por estos convertidores. Este trabajo se centra en uno de los principales exponentes de las topolog?ás multinivel: el convertidor Multicelda en Cascada (MC). Este inversor está constituido por diversos Puentes-H conectados en serie, cada uno de los cuales se energiza por un DC-link aislado a través de un transformador de múltiples secundarios. La combinación de un Puente-H y un DC-link es conocido como celda. La conexión serie de estas celdas permite aumentar la tensión aplicada a la carga y, mediante una apropiada modulación, aumentar la cantidad de niveles de tensión en la misma, mejorando de esta forma la calidad de la corriente en la carga. Dado que el MC se basa en dispositivos semiconductores cuyo tiempo de apagado es notoriamente mayor que el tiempo de encendido, se debe introducir un tiempo de seguridad en los pulsos de disparo ?denominado tiempo muerto? lo cual distorsiona la forma de onda de salida. Por otra parte, a medida que aumenta el número de celdas conectadas en serie, aumenta también el número de semiconductores conduciendo durante la operación normal del convertidor, por ende, las ca??das de tensión de estos dispositivos serán cada vez mayores, introduciendo una segunda fuente de distorsión en la forma de onda de salida. Para compensar los efectos de los fenómenos mencionados, es necesario modelar estas no linealidades e incorporarlas al control del convertidor, modificando las seales de referencia para, consecuentemente, generar las formas de onda deseadas. En este trabajo se analizan de forma teórica los efectos de los fenómenos no lineales antes mencionados sobre un MC: tiempo muerto y ca??da de tensión en los semiconductores. Se proponen técnicas de compensación que permitan mitigar los efectos de estos fenómenos sobre la forma de onda de salida, a través de la medición de la corriente de carga y la utilización de las seales de referencia de los moduladores PWM. Los métodos propuestos en este trabajo son validados de forma experimental, utilizando un banco de pruebas que consta de un convertidor MC de 9 niveles, una carga RL y una máquina de inducción de 5.5 kW. Esta última se utiliza en vac?ó a través de un control V=f en lazo abierto. 1