Comparative analysis of multilevel converters for medium-voltage applications

Abstract

El consumo de energía eléctrica no ha parado de crecer en el último siglo, y todas las previsiones apuntan a que lo va a seguir haciendo en los próximos años. Dentro de este marco, y debido a los problemas que este incremento en el consumo genera en el medio ambiente, se hace necesario mejorar las técnicas actuales de conversión y transmisión de energía eléctrica para incrementar la eficiencia del sistema completo. Por otro lado, se hace necesario incrementar el aprovechamiento de los recursos energéticos renovables mediante sistemas de generación más eficientes. Siguiendo esas líneas, los sistemas de electrónica de potencia que se han ido instalando en las últimas décadas han permitido obtener un mejor aprovechamiento de los recursos naturales como el viento o la luz solar, y además han mejorado notablemente la calidad de la energía suministrada, reduciendo las pérdidas a través de lo que se conoce como aplicaciones de “power quality”. Los convertidores de potencia son actualmente indispensables en cualquier sistema de electrónica de potencia. Dentro de ellos, especialmente los convertidores multinivel suponen un gran avance respecto a los convertidores clásicos de dos niveles, ya que permiten obtener señales con menos contenido armónico, lo que se traduce en menos pérdidas en los sistemas de media tensión y alta potencia. En esta Tesis se hace un estudio comparativo de varias topologías de convertidores multinivel que suelen utilizarse en aplicaciones de media tensión y alta potencia. El objetivo es analizar pormenorizadamente cada topología y compararla con las demás en base a diferentes criterios, con el propósito de conocer los puntos fuertes y débiles de cada una y discernir cuál es más adecuada para cada aplicación.