Control híbrido de rectificadores modulados en ancho de pulso

Abstract

"El presente trabajo de tesis se enfoca en el análisis, diseño, implementación y control de un rectificador monofásico PWM (Modulado en ancho de pulso) con estructura de puente completo. El rectificador se analiza utilizando una descripción lineal por pedazos debido a que permite cuantificar y observar las variaciones presentes en el rizo de corriente al ocurrir conmutaciones en los interruptores que lo forman. Utilizando el enfoque de sistemas conmutados integrador se propone un control de tipo conmutado para la corriente de entrada que permite controlarla alrededor de una referencia deseada minimizando la distorsión armónica, compensando el factor de potencia y controlando el ´angulo de desfasamiento entre el voltaje y la corriente de entrada. El control propuesto se basa en el establecimiento de una región de operación y el diseño de una ley de conmutación dependiente del tiempo que permite contener todo posible transitorio de la corriente dentro de esta región evitando la pérdida de estabilidad reportada en la literatura (distorsión de la corriente de entrada en los cruces por cero) a pesar de perturbaciones en la entrada del rectificador o variaciones en el valor de la carga. El control conmutado propuesto en el presente trabajo de tesis se deriva de una análisis de controlabilidad o estabilizabilidad conmutada y es susceptible de ser utilizado en conjunto con un lazo de control de voltaje para rechazar perturbaciones que afecten el voltaje de salida y mantenerlo regulado. Debido a que la pérdida de controlabilidad no está ligada solo a convertidores tipo rectificador, la estrategia de control propuesta permite ser extendida a otros tipos de convertidores que tienen interconexión con la red eléctrica. El desempeño del control conmutado de corriente propuesto en esta tesis en conjunto con un lazo de control de voltaje fue verificado mediante simulaciones y mediante el desarrollo experimental de un prototipo en el Laboratorio de Sistemas Híbridos del IPICyT. Finalmente los resultados numéricos permiten ver las ventajas del control propuesto contra otros tipos de control reportados."

"The present thesis work is focused in the analysis, design, implementation and control of a PWM single phase bridge rectifier. The rectifier was analyzed using a piecewise linear description since it allows to quantify the actual ripple current variations given by the switches commutations. Using the benchmark of integrator switched systems, a switched input current control is proposed that allows the control of the input current about a desire reference minimizing the harmonic distortion and controlling the phase between the input current and voltage. The proposed control is based on the establishment of an operation region and a time-dependent switching law that allow to confine every current transient inside of a region, avoiding the stability lost reported previously (input current distortion on the zero crossings) despite voltage sags or load changes. The proposed switched control is derived from a controllability analysis and it is susceptible to be used with an external voltage control loop to reject perturbations and to regulate the output voltage. The controllability analysis can be extended to other converters with interconnection to an AC grid. Both, the switched current control performance and the voltage control loop proposed in this thesis work were verified using simulations and experimental work using a prototype developed in the Hybrid Systems Laboratory of IPICyT. Finally the numerical results allow us to compare the proposed control with other reported control techniques."