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Title:	Diseño del Esquema de Control para un Convertidor Back-to-Back Multinivel Aplicado a la Generación de Energía Eólica con un DFIG
Authors:	Campos Montero, Eliud Enrique%771852
Issue Date:	2019-01-15
Publisher:	Tecnológico Nacional de México
metadata.dc.publisher.tecnm:	Centro Nacional de Investigación y Desarrollo Tecnológico
Description:	En esta tesis se estudia un sistema de conversión de energía eólica (Wind Energy Convertion System: WECS) de velocidad variable, conformado por un generador de inducción doblemente alimentado (Doubly Fed Induction Generator: DFIG) de y un convertidor de tres niveles con diodos de enclavamiento conectado en configuración espalda-espalda (Three-Level Neutral-Point Diode Clamped Back-To-Back: 3L-NPC-B2B). El convertidor B2B consta de dos convertidores acoplados mediante un bus de CD capacitivo; uno de ellos se denomina RSC (Rotor Side Converter, por sus siglas en inglés) y está conectado al devanado del rotor del DFIG, mientras que el otro, llamado GSC (Grid Side Converter, por sus siglas en inglés), se conecta a la red a través de un filtro de acoplamiento.El convertidor B2B que generalmente se usa en estos WECS es de dos niveles (Two Level Back-to-Back: 2L-B2B), sin embargo, la generación de armónicos por parte de éste es alta, por lo que aquí se investiga el uso de un convertidor de tres niveles con diodos de enclavamiento. Si bien un 3L-NPC-B2B puede ayudar a la reducción de armónicos, un aspecto primordial para el funcionamiento del convertidor que no se puede dejar de lado es el control de éste. Es por ello que esta tesis se centra en el diseño de los controladores del RSC y del GSC, así como en la evaluación del desempeño de estos controles en torno a los objetivos de control de cada convertidor. Adicionalmente, se revisa el contenido armónico en algunas partes claves del WECS con diferentes topologías de convertidores y diferentes arreglos de portadoras. La estrategia de control utilizada es el control vectorial, el cual se basa en la transformada de Park para realizar la conversión de un sistema trifásico a un sistema de dos fases ortogonales. La ventaja de esta estrategia es que de los modelos que se usan para el diseño de los controladores del GSC y del RSC, se obtienen subsistemas que pueden desacoplarse y que además son lineales, haciendo posible que se puedan utilizar controladores del tipo proporcional-integral (PI).Ambos controladores del B2B constan de un lazo interno de corrientes y un lazo externo que depende de los objetivos de control del GSC y del RSC. En el diseño de los controladores individuales se cuidó la estabilidad en lazo cerrado, un error cero en estado estacionario, y que la respuesta dinámica de los controladores sea adecuada en relación con las variables manipuladas y controladas. Por otro lado, se buscó una adecuada coordinación en los tiempos de respuesta de cada lazo, así como entre el control del GSC y del RSC; el punto de partida para la definición de los tiempos de respuesta fue el tiempo de respuesta del PLL que se implementó para determinar el ángulo del voltaje de red utilizado como marco de referencia. De acuerdo con el procedimiento de diseño de los controladores se observó que éstos son independientes de la configuración interna de la topología del B2B; con lo cual, la metodología presentada es útil para diseñar controladores no solo para el 3L-NPC-B2B, sino también para un 2L-B2B u otras topologías de más niveles. Para el caso de estudio se diseñaron los controladores para un 3L-NPC-B2B y para un 2L-B2B. El sistema se implementó en PSIM, en donde se realizaron pruebas de simulación para evaluar: a) el desempeño de los controladores con el 3L-NPC-B2B; b) la distorsión armónica del WECS utilizando un convertidor 2L-B2B y un 3L-NPC-B2B; y c) el contenido armónico en el WECS con un 3L-NPC-B2B y modulación senoidal con distintos arreglos de portadoras. Adicionalmente, en los anexos se reportan algunas pruebas experimentales del funcionamiento de los controladores programados en un DSP (Digital Signal Processor, por sus siglas en inglés), para un prototipo de WECS con el 3L-NPC-B2B.
metadata.dc.type:	info:eu-repo/semantics/masterThesis
Appears in Collections:	Tesis de Maestría en Ingeniería Electrónica

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