Análisis, control y mejora de la estabilidad de convertidores de electrónica de potencia conectados a catenarias ferroviarias

Abstract

Esta tesis industrial fruto de la colaboración entre la universidad de Alcalá e Ingenieria Viesca S.L. se centra en la resolución de un problema existente en el sector ferroviario mediante en diseño de controladores para su aplicación en el control del convertidor auxiliar presente en los trenes. Se persiguen tres objetivos principales: el conformado de la admitancia de entrada del convertidor auxiliar controlado en tensión, el seguimiento de referencias para lograr la tensión deseada a la salida del equipo siguiendo la normativa ferroviaria vigente y el diseño de controladores de bajo orden para que se puedan implementar industrialmente. Uno de los problemas más comunes que se dan en el sistema ferroviario es la presencia o desencadenamiento de oscilaciones o inestabilidades en la conexión de convertidores de electrónica de potencia a catenaria tanto CC como CA, aunque esta tesis se centra en el estudio de los problemas en redes CC de 750 Vcc, típica tensión de alimentación tranviaria. Estos problemas se deben a la interacción entre los diferentes convertidores y el filtro $LC$ que hay entre la catenaria y los diferentes equipos debido a que estos se comportan como cargas de potencia constante en un rango de frecuencias determinado. Para solucionar este problema se propone el conformado de la admitancia de entrada del convertidor auxiliar, tipo de convertidor en el que esta especializado la empresa Ingeniería Viesca, mediante la técnica de control clásica QFT y la técnica de control moderna Hinf estructurado. Al abordar el problema desde dos puntos de vista diferentes se pueden concluir cuales son las ventajas e inconvenientes de ambos métodos. Los resultados obtenidos con la técnica Hinf estructurado han sido satisfactorios tanto los obtenidos en simulación como los obtenidos experimentalmente. Además el controlador obtenido es de muy bajo orden, ya que se trata de un controlador PI, lo cual demuestra que se puede resolver el problema desde un punto de vista industrial.