Diseño, modelamiento y simulación de un inversor multinivel cascada puente H controlado por modulación de vector espacial para el control de potencia reactiva

Abstract

En este trabajo se presenta una metodología para el diseño de un convertidor multinivel cascada puente H controlado por la técnica de modulación de vector espacial aplicado a la compensación de potencia reactiva, se presentan criterios tanto para el dimensionamiento de los principales componentes de la estructura de potencia, así como para la elección de las ganancias de los diversos controladores que conforman la etapa de control del convertidor. La metodología propuesta se aplica para el desarrollo de un modelo computacional del convertidor en el software Simulink, en ese sentido, se presenta el cálculo justificativo para la selección de componentes de la etapa de potencia del convertidor y para la selección de las ganancias de los controladores de la etapa de control. Una vez logrado el modelo computacional en Simulink, se usa este programa para analizar el desempeño del modelo aplicando diversas perturbaciones externas y cambios de referencia en los modos de control disponibles. En todos los casos analizados se monitorean variables como nivel de distorsión en la onda de corriente inyectada, tiempos de respuesta, nivel de rizado en las tensiones de los condensadores, tiempos de establecimiento, máximos sobre picos, etc.

In this thesis a methodology for the design of a cascade H-bridge multilevel converter controlled by space vector modulation technique and applied to reactive power compensation is presented, criteria for sizing main components of converter power stage and choosing constants for controllers which are part of converter control scheme are presented. The proposed methodology is applied to implement a converter computational model using software Simulink, this way, supporting calculation for sizing main components of power stage and choosing constants for controllers are performed. Once the computational model is achieved, Simulink is used to analyze the converter dynamics performance, external disturbance and reference changes are applied in the available control modes. In all the cases analyzed, variables such as current distortion level, response times, capacitor voltages ripple level, settling times and maximum overshoot are monitored.