Diseño e implementación de estrategia de control óptimo para un inversor trifásico multinivel NPC para aplicaciones fotovoltaicas.

Abstract

El crecimiento de la población mundial ha incidido directamente en la cantidad de energía demandada. En particular, energías basadas en combustibles fósiles han sufrido una constante y sostenible alza, lo que hace que cada vez sea menos conveniente su utilización. Por otro lado, Chile es un país privilegiado respecto de la disponibilidad de energías eternas, como solar, eólica, undimotriz, térmica, entre otras. En este contexto, de cada vez más importancia de las energías renovables, es que la conversión de energía es más relevante, esto debido a que las energías renovables poseen algo en común: su intermitencia. La conversión de la energía se hace a través de los convertidores estáticos, dispositivos que se han desarrollado durante las últimas décadas y han permitido la extensión de las energías eternas a la industrialización moderna. Es por ello, que este trabajo de título se desarrolla en torno a fomentar el desarrollo e investigación sobre el uso de las diversas energías renovables no convencionales, específicamente la energía solar fotovoltaica, aportando en el desarrollo de la electrónica de potencia, probar nuevas estrategias de control, ya sea en simulación y/o implementación, lo que abre al estudiante a un mundo de posibilidades para aportar a la ciencia, la tecnología y la ingeniería. El estudio propuesto se enfoca principalmente en el diseño, simulación e implementación de un control óptimo en la topología Neutral Point Clampled (NCP), donde esta topología se caracteriza por ser multinivel, reduciendo así, la distorsión armónica de los voltajes y corrientes y además ser capaz de manejar una mayor cantidad de potencia. El control propuesto permite optimizar el uso de la energía en los cambios de referencia al usar una realimentación de estados óptima basada en el modelo linealizado del convertidor. Además, se implementa un observador de estados LQG que concede beneficiarse de variables de realimentación sin ruido que representen las variables internas y usarlas en el control, al mismo tiempo de ser capaz de reducir la cantidad de sensores en el sistema y estimando las variables no medidas. En este trabajo se detalla la justificación matemática, seguido de simulaciones que corroboran el desarrollo antes expuesto y además se realiza una implementación en el laboratorio LACCEER verificando que es posible llevar a la realidad el control propuesto. Todos los resultados de esta tesis son detallados y analizados mostrando las ventajas de la propuesta de control.