Optimización del comportamiento de un convertidor de tres niveles NPC conectado a la red eléctrica

Abstract

La Tesis se centra en el campo de la distribución de la energía eléctrica, el objetivo es optimizar el comportamiento de los VSCs ('Voltage Source Converters') cuando se emplean como interfaz entre la red eléctrica y sistemas de generación de electricidad, para entregar o demandar energía a la red con la mejor calidad posible. Por un lado, se propone el diseño de convertidores más robustos, especialmente, frente a perturbaciones de la red eléctrica; y por otro lado se proponen nuevos algoritmos de control para mejorar el comportamiento del VSC ante posibles perturbaciones del sistema.A nivel de diseño, en esta Tesis se desarrolla un convertidor 'back-to-back' de tres niveles NPC y se propone el empleo de un filtro LCL para la conexión del convertidor a la red eléctrica. Desde el punto de vista del control, la Tesis se centra en el sistema de control del VSC conectado a la red eléctrica. En este contexto se propone un controlador de corriente del VSC con filtro LCL, también se propone un método de sincronización con la red eléctrica basado en un SPLL ('Software Phase Locked Loop'), y por último se presenta el controlador de tensión del DC-bus.Los VSCs se pueden conectar a redes donde se desconoce a priori la impedancia de la red, los componentes que forman el filtro de red pueden sufrir derivas temporales, la red eléctrica puede tener perturbaciones como tensiones desbalanceadas, armónicos, 'dips', etc. En esta Tesis se presentan diferentes algoritmos para identificar y compensar estas anomalías que ocasionan errores e incluso inestabilidades en la respuesta del sistema