CONTROL PREDICTIVO DE UN CONVERTIDOR T-TYPE QUASI-Z PARA APLICACIONES FOTOVOLTAICAS

Abstract

El control predictivo es una herramienta poderosa que en estos últimos tiempos se ha vuelto de gran valor debido al mejoramiento en la capacidad de los procesadores digitales de señales el cual fue uno de su principales inconvenientes en las últimas décadas. El uso de convertidores de potencia bajo esta modalidad de control se hace interesante debido a que estos tienen un número reducido de estados discretos, los cuales son definidos por los interruptores de potencia del convertidor. Así, se ha Desarrollado una nueva clasificación de control predictivo llamada FCS-MPC (por su siglas en inglés: “Finite Control Set Model Predictive Control”) que hace uso del modelo discreto del convertidor de potencia para encontrar el vector de conmutación óptimo de acuerdo al objetivo de control establecido. A diferencia de las estrategias clásicas de control, como lo es el control lineal, el control predictivo no requiere un modulador, permite añadir restricciones, y controlar sistemas no lineales. Sin embargo, también tiene sus desventajas, por ejemplo: la frecuencia de conmutación es variable y eso dificulta el diseño de los elementos de filtrado del convertidor de potencia, requiere una función de costo con factores de peso que son difíciles de ajustar y finalmente, pueden haber fallas en el modelo de predicción las cuales son difíciles de reconocer a simple vista. Una vez superados estos inconvenientes el sistema es fácil de adaptar para añadir nuevos requisitos de control. Aprovechando las ventajas que ofrece FCS-MPC, en este trabajo se controlará un convertidor T-Type qZS. Esta topología híbrida de convertidor, utiliza una doble red de impedancia quasi-Z a la entrada de un inversor T-type, la cual se encarga de elevar la tensión de entrada a una que permita al convertidor de potencia trabajar en modo generativo al estar conectado a la red eléctrica. Es importante mencionar que este tipo de red de impedancia quasi-Z, a diferencia de las otras, permite generar una corriente de entrada continua debido a la existencia de inductancias en la conexión directa con la fuente DC de entrada, lo que la hace favorable para el uso de aplicaciones fotovoltaicas. Además, dado que la red de impedancia solo está formada por componentes pasivos, la eficiencia es generalmente superior a la configuración clásica de dos etapas. Otros tópicos de interés proporcionados por este trabajo son: el desarrollo de un modelo para la doble red de impedancia quasi-Z, la conexión a red de esta configuración, el desarrollo de dos estrategias de control predictivo, la implementación de un filtro LCL con resistencias virtuales para eliminar las frecuencias de resonancia y la aplicación de un sistema de seguimiento del punto de máxima potencia.