ESTUDIO SOBRE REDUNDANCIA EN UN CONVERTIDOR DC/DC MODULAR

Abstract

El desarrollo de la industria plantea día a día nuevos desafíos en cuanto al transporte de energía El desarrollo de la industria plantea día a día nuevos desafíos en cuanto al transporte de energía eléctrica. En este contexto, se han desarrollado a lo largo de los años diversas soluciones, partiendo por los tradicionales sistemas AC hasta los más recientes sistemas HVDC (High Voltage Direct Current) los cuales comenzaron su desarrollo en la década del cincuenta. Los sistemas de transmisión de energía DC han evolucionado de la mano de los semiconductores y de las nuevas demandas impuestas por las aplicaciones, sin embargo las mismas restricciones de voltajes nominales máximos impuestas por estos obligan a buscar nuevas topologías que permitan su uso en sistemas que operan a voltajes cada vez más altos. A este nuevo escenario se debe agregar la constante demanda de sistemas que cumplan con estándares cada vez más altos de confiabilidad y tolerancia a fallas, además de ser capaces de operar en ambientes adversos donde la alta temperatura, la dificultad en la instalación y operación de sistemas de refrigeración eficaces y la escasez de espacio para el montaje del convertidor desafían a los ingenieros en la búsqueda de nuevas soluciones. El presente trabajo se enmarca precisamente en la solución de un problema que abarca los aspectos anteriormente señalados, es decir, el estudio de redundancia en un convertidor modular DC/DC con el fin de aumentar su confiabilidad. Este convertidor será instalado en un taladro bajo el mar, en donde soportará temperaturas de operación del orden de los 80? e, disponiendo para su instalación de una tubería de diámetro no superior a los 15 cm. La alimentación de energía se recibe a través de un cable coaxial a 16 kV desde una plataforma flotante. Con el fin de desarrollar un sistema de desconexión de un módulo en falla, se efectúa un estudio del sistema a través de simulaciones que permiten evaluar los cambios de las corrientes y voltajes en el convertidor ante este evento, para entonces determinar un sistema óptimo de sensores que permitan la detección de fallas en éste. Luego, se plantean distintas formas de desconectar el módulo averiado, para lo cual se barajan múltiples alternativas empezando por el uso de un simple tiristor hasta el desarrollo de circuitos de desconexión RLC, pasando por el uso de fusibles de alta velocidad.