ESCUELA DE DOCTORADO

 
Tesis Doctorales de la Universidad de Alcalá
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CONTRIBUTIONS TO IMPEDANCE SHAPING CONTROL TECHNIQUES FOR POWER ELECTRONIC CONVERTERS
Autor/aSerrano Delgado, Javier
DepartamentoElectrónica
Director/aRizo Morente, Mario
Codirector/aCóbreces Álvarez, Santiago
Fecha de defensa11/02/2022
CalificaciónSobresaliente Cum Laude
ProgramaElectrónica: Sistemas Electrónicos Avanzados. Sistemas Inteligentes (RD 99/2011)
Mención internacionalSi
ResumenEl conformado de la impedancia o admitancia mediante control para convertidores electrónicos de potencia permite alcanzar entre otros objetivos: mejora de la robustez de los controles diseñados, amortiguación de la dinámica de la tensión en caso de cambios de carga, y optimización del filtro de red y del controlador en un solo paso (co-diseño). La conformación de la impedancia debe ir siempre acompañada de un buen seguimiento de referencias. Por tanto, la idea principal es diseñar controladores con una estructura sencilla que equilibren la consecución de los objetivos marcados en cada caso. Este diseño se realiza mediante técnicas modernas, cuya resolución (síntesis del controlador) requiere de herramientas de optimización. La principal ventaja de estas técnicas sobre las clásicas, es decir, las basadas en soluciones algebraicas, es su capacidad para tratar problemas de control complejos (plantas de alto orden y/o varios objetivos) de una forma considerablemente sistemática. El primer problema de control por conformación de la impedancia consiste en reducir el sobreimpulso de tensión ante cambios de carga y minimizar el tamaño de los componentes del filtro pasivo en los convertidores DC-DC. Posteriormente, se diseñan controladores de corriente y tensión para un inversor DC-AC trifásico que logren una estabilidad robusta del sistema para una amplia variedad de filtros. La condición de estabilidad robusta menos conservadora, siendo la impedancia de la red la principal fuente de incertidumbre, es el índice de pasividad. En el caso de los controladores de corriente, el impacto de los lazos superiores en la estabilidad basada en la impedancia también se analiza mediante un índice adicional: máximo valor singular. Cada uno de los índices se aplica a un rango de frecuencias determinado. Finalmente, estas condiciones se incluyen en el diseño en un solo paso del controlador de un convertidor back-to-back utilizado para operar generadores de inducción doblemente alimentados (aerogeneradores tipo 3) presentes en algunos parques eólicos. Esta solución evita los problemas de oscilación subsíncrona, derivados de las líneas de transmisión con condensadores de compensación en serie, a los que se enfrentan estos parques eólicos. Los resultados de simulación y experimentales demuestran la eficacia y versatilidad de la propuesta