Contributions to the use of rotating frame control and space vector modulation for multinivel diode-clamped single-phase ac-dc power converters

Abstract

Els convertidors monofàsics bidireccionals són necessaris en diverses aplicacions industrials i domèstiques, com ara els sistemes de tracció ferroviària d'alta potència i la connexió de fonts d'energia renovable a la xarxa elèctrica pública. En tots aquests casos la qualitat de la potència elèctrica transferida en tots dos sentits ha d'ésser com a mínim igual al seu límit legal. Tot i que les aplicacions domèstiques que requereixen l'ús de convertidors són de baixa potència, actualment són tan abundoses que, en conjunt, aquestes extreuen de la xarxa elèctrica una potència molt elevada i, pertant, és necessari el control efectiu del factor de potència per tal de garantir una mínima qualitat de servei. Aquestes raons han motivat un creixent interès pels convertidors bidireccionals en les aplicacions monofàsiques. A més, en els darrers anys han aparegut una sèrie de topologies multinivell les quals permeten de treballar amb tensions mitjanes i aconseguir també una reducció més gran del contingut d'harmòniques d'alta freqüència dels corrents en el costat d'alterna. Aquesta tesi es dedica a investigar l'aplicació de les tècniques de Control y de Modulació Vectorial als convertidors monofàsics bidireccionals multinivell i en particular a la topologia Neutral Point Clamped (NPC). Una qüestió bàsica relacionada amb el Control Vectorial del convertidor és la transformació de les magnituds sinusoidals en el seu costat d'alterna definides sobre eixos estacionaris (SF) en quantitats de contínua definides sobre uns eixos girant síncronament a la mateixa freqüència angular (RF). Encara que els investigadors ja han fet ús d'algunes tècniques de transformació SF/RF per al control dels convertidors monofàsics, no s'han trobat referències sobre les repercussions que poden tenir aquestes tècniques en el comportament dinàmic del convertidor en llaç tancat. Pertant, un dels motius d'aquesta tesi és trobar un model dinàmic compl